Johns Hopkins-onderzoekers halen inspiratie uit parasieten-werk voor medicijnafgifte

"Theragrippers" zijn piepkleine, van vorm veranderende machines die medicijnen efficiënt afleveren in het darmkanaal

DoorPatrick Smith - 25 november 2020

Geïnspireerd door een parasitaire worm die zijn scherpe tanden in de darmen van zijn gastheer graaft, hebben Johns Hopkins-onderzoekers piepkleine, stervormige micro-devices ontworpen die zich kunnen vastklampen aan het darmslijmvlies en medicijnen kunnen afgeven in het lichaam.

Wanneer een open theragripper, links, wordt blootgesteld aan interne lichaamstemperaturen, sluit hij zich als hij op de darmwand komt. In het centrum van de gripper is een ruimte voor een kleine dosis van een geneesmiddel

David Gracias, professor aan de Whiting School of Engineering, en gastro-enteroloog Florin M. Selaru, directeur van het Johns Hopkins Inflammatory Bowel Disease Center, leidden een team van onderzoekers en biomedische ingenieurs dat vormveranderende microdevices ontwierp en testte in het nabootsen van hoe de parasitaire haakworm zich vasthecht aan de darmen van een organisme.

De "theragrippers" zijn gemaakt van metaal en een dunne, vormveranderende film, en vervolgens bekleed met warmtegevoelige paraffinewas. De apparaatjes, elk ongeveer zo groot als een stofje, kunnen elk geneesmiddel dragen en geleidelijk in het lichaam vrijgeven.

Het team publiceerde de resultaten van een dierstudie deze week als omslagartikel in het tijdschrift Science Advances.

Geleidelijke of uitgestelde of verlengde afgifte van een geneesmiddel is een lang gekoesterde doelstelling in de geneeskunde. Selaru legt uit dat een probleem met medicijnen met verlengde afgifte is dat ze vaak hun weg volledig door het maag-darmkanaal banen voordat ze klaar zijn met het afgeven van hun medicatie.

"De normale vernauwing en ontspanning van de spieren van het maag-darmkanaal maken het onmogelijk voor medicijnen met verlengde afgifte om lang genoeg in de darm te blijven om de patiënt de volledige dosis te geven," zegt Selaru, die al meer dan 10 jaar met Gracias samenwerkt. "We hebben gewerkt om dit probleem op te lossen door deze kleine medicijndragers te ontwerpen die zich autonoom aan het darmslijmvlies kunnen vastklampen en de medicijnlading voor een gewenste tijdsduur in het darmkanaal kunnen houden."

Duizenden theragrippers kunnen in het maagdarmkanaal worden ingezet. Wanneer de paraffinewaslaag op de grijpers de lichaamstemperatuur bereikt, sluiten de apparaten zich autonoom en klemmen zich vast aan de wand van de dikke darm. Door het sluiten graven de piepkleine, zespuntige apparaatjes zich in het slijmvlies en blijven vastzitten aan de dikke darm, waar ze worden vastgehouden en hun medicijnlading geleidelijk in het lichaam vrijgeven. Uiteindelijk verliezen de theragrippers hun greep op het weefsel en worden ze via de normale maagdarmspierfunctie uit de darm verwijderd.

Een theragripper is ongeveer zo groot als een stofje. Dit wattenstaafje bevat tientallen van de kleine apparaatjes.

Gracias wijst op de vooruitgang die de laatste jaren is geboekt op het gebied van biomedische techniek.

"We hebben de introductie gezien van dynamische, microgefabriceerde slimme apparaten die kunnen worden bestuurd door elektrische of chemische signalen," zegt hij. "Maar deze grijpers zijn zo klein dat batterijen, antennes en andere componenten er niet op passen."

Theragrippers, zegt Gracias, vertrouwen niet op elektriciteit, draadloze signalen of externe controles. "In plaats daarvan werken ze als kleine, samengeperste veren met een temperatuur-getriggerde coating op de apparaten die de opgeslagen energie autonoom vrijgeeft bij lichaamstemperatuur."

De Johns Hopkins onderzoekers fabriceerden de apparaten met ongeveer 6.000 theragrippers per 3-inch silicium wafer. In hun dierproeven laadden ze een pijnstillende drug op de grijpers. Uit de studies van de onderzoekers bleek dat de dieren waaraan de theragrippers werden toegediend, hogere concentraties van de pijnstiller in hun bloedbaan hadden dan de controlegroep. Het geneesmiddel bleef bijna 12 uur in het systeem van de proeflichamen, tegenover twee uur in de controlegroep.

De technologie is beschikbaar voor licentie via Johns Hopkins Technology Ventures.

Bron: Johns Hopkins researchers take inspiration from parasitic work for medicine delivery | Hub

N.B.: Dit gegeven in dit artikel was voor Jan Walter de aanleiding om de mogelijkheid te laten zien om op deze wijze mensen te vaccineren met behulp deze techniek.
Voor meer zie dit artikel: Johns Hopkins University bevestigt: Vaccinweigeraars kunnen gevaccineerd worden met behulp van PCR test. - Viruswaarheid