Winzige formverändernde Maschinen bringen Medikamente über Wattestäbchen effizient in den Körper

Erschienen im Jahr 2020, John Hopkins Univ. Wir haben noch keinen Zusammenhang zu Graphen gefunden, halten es aber aufgrund der Tatsache das dies auch per Q-Tipp verabreicht werden kann, für berichtenswert.

"Theragripper" sind winzige, formverändernde Maschinen, die Medikamente effizient in den Magen-Darm-Trakt bringen

Inspiriert von einem parasitären Wurm, der sich mit seinen scharfen Zähnen in die Eingeweide seines Wirts gräbt, haben Johns Hopkins-Forscher winzige, sternförmige Mikrogeräte entwickelt, die sich an der Darmschleimhaut festsetzen und Medikamente in den Körper abgeben können.

David Gracias, Professor an der Whiting School of Engineering, und der Gastroenterologe Florin M. Selaru, Direktor des Johns Hopkins Inflammatory Bowel Disease Center, leiteten ein Team von Forschern und biomedizinischen Ingenieuren, das formverändernde Mikrovorrichtungen entwickelte und testete, die die Art und Weise nachahmen, wie sich der parasitäre Hakenwurm im Darm eines Organismus festsetzt.

Die "Theragripper" bestehen aus Metall und einer dünnen, formverändernden Folie, die anschließend mit hitzeempfindlichem Paraffinwachs überzogen wird. Die Geräte, die jeweils etwa die Größe eines Staubkorns haben, können potenziell jedes beliebige Medikament aufnehmen und nach und nach in den Körper abgeben.

Das Team veröffentlichte diese Woche die Ergebnisse einer Tierstudie als Titelartikel in der Zeitschrift Science Advances.

Die allmähliche oder verlängerte Freisetzung eines Medikaments ist ein lang ersehntes Ziel in der Medizin. Selaru erklärt, dass ein Problem bei Arzneimitteln mit verlängerter Wirkstofffreisetzung darin besteht, dass sie den Magen-Darm-Trakt oft vollständig durchlaufen, bevor sie ihre Wirkung entfalten können.

"Die normale Verengung und Entspannung der Muskeln des Magen-Darm-Trakts macht es unmöglich, dass Medikamente mit verlängerter Wirkstofffreisetzung lange genug im Darm verbleiben, damit der Patient die volle Dosis erhält", sagt Selaru, der seit mehr als zehn Jahren mit Gracias zusammenarbeitet. "Wir haben an der Lösung dieses Problems gearbeitet, indem wir diese kleinen Arzneimittelträger entwickelt haben, die sich selbstständig an die Darmschleimhaut anheften und die Arzneimittelladung für eine gewünschte Dauer im Magen-Darm-Trakt halten können."

Tausende von Theragrippern können im GI-Trakt eingesetzt werden. Wenn die Paraffinbeschichtung der Greifer die Temperatur im Körperinneren erreicht, schließen sich die Geräte selbstständig und klemmen sich an der Darmwand fest. Durch den Schließvorgang graben sich die winzigen, sechszackigen Geräte in die Schleimhaut ein und verbleiben im Dickdarm, wo sie festgehalten werden und ihre medizinische Nutzlast nach und nach in den Körper abgeben.

Mit der Zeit verlieren die Theragripper ihren Halt im Gewebe und werden über die normale Magen-Darm-Muskelfunktion aus dem Darm ausgeschieden.

Gracias verweist auf die Fortschritte, die in den letzten Jahren im Bereich der Biomedizintechnik erzielt wurden.

"Wir haben die Einführung dynamischer, mikrofabrizierter intelligenter Geräte gesehen, die durch elektrische oder chemische Signale gesteuert werden können", sagt er. "Aber diese Greifer sind so klein, dass Batterien, Antennen und andere Komponenten nicht auf sie passen.

Theragripper, so Gracias, sind nicht auf Strom, drahtlose Signale oder externe Steuerungen angewiesen. "Stattdessen funktionieren sie wie kleine, zusammengedrückte Federn mit einer temperaturgesteuerten Beschichtung auf den Geräten, die die gespeicherte Energie bei Körpertemperatur selbstständig freisetzt."

Die Johns-Hopkins-Forscher stellten die Geräte mit etwa 6.000 Theragrippern pro 3-Zoll-Siliziumwafer her. In ihren Tierversuchen luden sie ein schmerzlinderndes Medikament auf die Greifer. Die Untersuchungen der Forscher ergaben, dass die Tiere, denen die Theragripper verabreicht wurden, eine höhere Konzentration des Schmerzmittels in ihrem Blut hatten als die Kontrollgruppe. Das Medikament blieb bei den Versuchstieren fast 12 Stunden lang im Körper, während es bei der Kontrollgruppe nur zwei Stunden dauerte.

Die Technologie kann über Johns Hopkins Technology Ventures lizenziert werden.

Quelle: Nanowerk

Übersetzung: Graphene Agenda

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