(Phys.org) — Tegen 2020, bijna 80 miljoen mensen zullen naar verwachting glaucoom hebben, een aandoening van het oog die, indien onbehandeld, kan de oogzenuw beschadigen en uiteindelijk leiden tot blindheid.

De ziekte veroorzaakt vaak druk in het oog als gevolg van een opeenhoping van vocht en een afbraak van het weefsel dat verantwoordelijk is voor het reguleren van de vochtafvoer. Artsen behandelen glaucoom vaak met oogdruppels die het oog kunnen helpen afvloeien of de vochtproductie kunnen verminderen.

Helaas, patiënten hebben vaak moeite om zich aan de door hun arts voorgeschreven doseringsschema's te houden, en de medicatie kan - wanneer toegediend via druppels - bijwerkingen veroorzaken in het oog en andere delen van het lichaam.

In wat een belangrijke stap zou kunnen zijn in de richting van verbetering van de behandeling van glaucoom, onderzoekers van de UCLA School of Dentistry hebben een medicijnafgiftesysteem ontwikkeld dat mogelijk minder ernstige bijwerkingen heeft dan traditionele DrDeramus-medicatie en het vermogen van patiënten verbetert om hun voorgeschreven behandelingen na te leven. De wetenschappers bonden glaucoombestrijdende medicijnen samen met nanodiamanten en plaatsten ze in contactlenzen. De medicijnen komen in het oog vrij wanneer ze interageren met de tranen van de patiënt.

De nieuwe technologie was veelbelovend voor langdurige behandeling van glaucoom en, als bijkomend voordeel, de nanodiamant-geneesmiddelverbinding verbeterde zelfs de duurzaamheid van de contactlenzen.

De studie, geleid door Dr. Dean Ho, hoogleraar orale biologie en geneeskunde en co-directeur van het Jane en Jerry Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology aan de UCLA School of Dentistry, verschijnt online in het peer-reviewed tijdschrift ACS Nano .

Nanodiamanten, die bijproducten zijn van conventionele mijn- en raffinageprocessen, zijn ongeveer vijf nanometer in diameter en hebben de vorm van kleine voetballen. Ze kunnen worden gebruikt om een ​​breed spectrum van medicijnverbindingen te binden en ervoor te zorgen dat medicijnen gedurende een lange periode in het lichaam worden afgegeven.

Om een ​​gestage afgifte van medicatie in het oog af te geven, de UCLA-onderzoekers combineerden nanodiamanten met timololmaleaat, die vaak wordt gebruikt in oogdruppels om glaucoom te behandelen. Wanneer toegepast op de nanodiamant-ingebedde lenzen, timolol komt vrij wanneer het in contact komt met lysozyme, een enzym dat overvloedig aanwezig is in tranen.

"Het toedienen van timolol door blootstelling aan tranen kan voortijdige afgifte van medicijnen voorkomen wanneer de contactlenzen worden bewaard en kan dienen als een slimmere route naar medicijnafgifte door een contactlens." zei Kangyi Zhang, co-eerste auteur van de studie en een afgestudeerde student in Ho's lab.

Een van de nadelen van traditionele timololmaleaatdruppels is dat slechts 5 procent van het medicijn de beoogde plaats daadwerkelijk bereikt. Een ander nadeel is burst release, waar een meerderheid van het medicijn te snel wordt afgegeven, waardoor aanzienlijke hoeveelheden van het geneesmiddel uit het oog kunnen "lekken" of morsen en, in de meest ernstige gevallen, kan complicaties veroorzaken, zoals een onregelmatige hartslag. Druppels kunnen ook ongemakkelijk zijn om toe te dienen, waardoor veel patiënten stoppen met het gebruik van hun medicatie.

Maar de contactlenzen die door het UCLA-team zijn ontwikkeld, hebben het burst-release-effect met succes vermeden. De activiteit van het vrijgekomen timolol werd geverifieerd door een primair onderzoek met menselijke cellen.

"Naast de belofte van nanodiamanten als getriggerde medicijnafgiftemiddelen voor oogziekten, ze kunnen de contactlenzen ook duurzamer maken tijdens het inbrengen, gebruik en verwijdering, en comfortabeler om te dragen, " zei Ho, die ook hoogleraar bio-engineering is en lid van het Jonsson Comprehensive Cancer Center en het California NanoSystems Institute.

Zelfs met de nanodiamanten ingebed, de lenzen bezaten nog steeds gunstige niveaus van optische helderheid. En, hoewel mechanische testen aantoonden dat ze sterker waren dan normale lenzen, er waren geen duidelijke veranderingen in het watergehalte, wat betekent dat het comfort en de zuurstofdoorlaatbaarheid van de contactlenzen waarschijnlijk behouden blijven.

Eerdere UCLA-onderzoeken hebben aangetoond dat nanodiamanten mogelijk kunnen worden gebruikt om andere ziekten en aandoeningen aan te pakken, waaronder kanker en osteonecrose van de kaak.

"Deze ontdekking vertegenwoordigt de pijplijn van innovatie die voortkomt uit het team van Dr. Ho, " zei Dr. No-Hee Park, decaan van de School voor Tandheelkunde. "Dr. Ho is een visionair in zijn vakgebied en zijn vorderingen zorgen nog steeds voor veel opwinding over het gebruik van nanodiamanten in de biologie en de geneeskunde."

Andere auteurs van de studie waren Ho-Joong Kim, co-eerste auteur en postdoctoraal onderzoeker die eerder in het laboratorium van Ho was en nu professor is aan de Chosun University in Zuid-Korea, en Laura Moore, een medische student aan de Northwestern University, die ook een afgestudeerde student is in Ho's lab.