In de afgelopen eeuw is er is een verbazingwekkende vooruitgang geboekt in de medische wetenschap, leiden tot de ontwikkeling van efficiënte, effectieve medicijnen voor de behandeling van kanker en een groot aantal andere ziekten. Maar de willekeurige verspreiding van medicijnen door het lichaam verlaagt vaak hun effectiviteit en, nog erger, beschadigt gezond weefsel. Een goed voorbeeld hiervan is het gebruik van chemotherapiemedicijnen, die werken om celdeling te blokkeren, het veroorzaken van haaruitval en darmproblemen bij kankerpatiënten (haargroei en afvalverwijdering zijn beide afhankelijk van snelle celvernieuwing).

Dit heeft geleid tot een wereldwijde inspanning om slimmere systemen voor medicijnafgifte te ontwikkelen die zich effectiever zullen richten op het specifieke deel van het lichaam dat door kanker is aangetast, gezond weefsel omzeilen. Een recent nummer van ACS toegepaste materialen en interfaces presenteert grensverleggend werk in het veld van de Technion Faculty of Biotechnology and Food Engineering.

Promovendus Alona Shagan en universitair docent Boaz Mizrahi hebben een technologie ontwikkeld waarmee medicijnen alleen kunnen worden afgegeven en afgegeven aan het zieke weefsel waarop het medicijn is gericht. De nieuwe methode maakt gebruik van een unieke polymeercoating die gouddeeltjes op nanoschaal bevat, naast het medicijn zelf. Het medicijn komt alleen vrij als er een licht op de gouddeeltjes schijnt, waardoor de polymere coating smelt.

"Foto-getriggerde materialen vervullen een cruciale rol in een reeks biomedische toepassingen, " zei Shagan. "Maar ondanks dit enorme potentieel, deze materialen worden zelden gebruikt vanwege toxines in de polymeercoating zelf, en schade veroorzaakt door hoogenergetisch (kortgolvig) licht."

De onderzoekers ontwierpen de unieke leveringsmethode om vrij te geven onder langgolvig licht (Near-Infrared, NIR). Het licht verwarmt de gouden nanoschillen, het smelten van de polymeerverpakking, en het vrijgeven van het medicijn. Het belangrijkste voordeel van NIR-licht is het vermogen om lichaamsweefsels binnen te dringen zonder ze te beschadigen.

"We hebben een materiaal ontwikkeld met verschillende smeltpunten, waardoor we het kunnen beheersen met lage intensiteiten, " legt prof. Mizrahi uit. "Ons systeem is samengesteld uit door de FDA goedgekeurde materialen, en we zijn relatief dicht bij klinische toepassing."

De onderzoekers denken dat deze nieuwe technologie voor tal van andere toepassingen kan worden gebruikt, zoals het afdichten van inwendige en uitwendige verwondingen, tijdelijk vasthouden van weefsel tijdens operatie, of als biologisch afbreekbare steigers voor het kweken van transplantatieorganen. Het is misschien zelfs mogelijk om het polymeer te gebruiken als onderdeel van het zelfherstellende proces, waardoor het een breed scala aan zowel medische als niet-medische toepassingen heeft.

"Dit artikel richt zich op het concept en het materiaal:hoe we het materiaal kunnen ontwerpen om aan deze specifieke fysieke en mechanische vereisten te voldoen, " zegt Prof. Mizrahi. "De volgende stap omvat het maken van deeltjes die de medicijnen bevatten, zodat we hun verbeterde effectiviteit kunnen testen met behulp van deze leveringstechnologie. We zullen dat in een volgend artikel bespreken."