Als medicijnen pijnloos en efficiënt in het lichaam moeten komen, ze kunnen worden toegediend via huidpleisters. Onderzoekers van Empa en de Universiteit van Fribourg ontwikkelen momenteel nanocontainers voor therapeutische middelen die door licht kunnen worden gecontroleerd.

Niet elk medicijn is geschikt voor orale toediening als pil of kan met een injectiespuit worden geïnjecteerd. De huid – ons grootste orgaan – biedt daarentegen een groot en doorlatend oppervlak om werkzame stoffen op te nemen. Nicotine, pijnstillers en anticonceptiva kunnen al via de huid worden toegediend met pleisters. Onderzoekers van Empa in St. Gallen en het Adolphe Merkle Instituut van de Universiteit van Fribourg ontwikkelen momenteel een systeem, waarmee het effect van medicijnen kan worden gecontroleerd door lichtschakelaars. Dit maakt nauwkeurige controle mogelijk, bijvoorbeeld, van de dosering van actieve ingrediënten en opent nieuwe mogelijkheden voor therapieën met "transdermale" pleisters.

Licht schakelt uit de natuur

Om ervoor te zorgen dat de ingrediënten in de pleister nauwkeurig kunnen worden gecontroleerd, de onderzoekers bedachten een moleculaire lichtschakelaar geïnspireerd op de natuur. "Onze lichtschakelaar werkt op dezelfde manier als het netvlies in het menselijk oog, ", zegt Luciano Boesel van Empa's Laboratorium voor Biomimetische Membranen en Textiel. Net als de natuurlijke pigmenten in het oog, deze synthetische fotochromen kunnen ook door licht worden geactiveerd. De moleculaire schakelaars werden geïntegreerd in polymeer nanobolletjes, die voor de eerste experimenten waren gevuld met teststoffen.

Wanneer deze nanoreactoren worden blootgesteld aan licht van een bepaalde golflengte, ze veranderen hun structuur. Dus, hun oppervlak wordt doorlaatbaar en de chemisch actieve stoffen kunnen vanuit de nanoreactor in de omgeving diffunderen. Als de kleur van het licht verandert, zeg van groen naar rood, de chemische reactie stopt binnen enkele seconden. De schaal van de nanoreactoren wordt ondoordringbaar en de reactievaten zijn klaar voor het volgende gebruik.

In de toekomst, deze nanoreactoren met geïntegreerde lichtschakelaar zullen dienen als reservoirs voor therapeutische middelen. "Lichtschakelaars kunnen worden gebruikt voor het hele spectrum tussen 450 en 700 nanometer golflengte, d.w.z. voor gekleurd licht van blauw naar rood, ", legt Boesel uit. Dit opent veel mogelijkheden voor de gecontroleerde afgifte van meerdere medicijnen of voor complexe reactiecascades in een enkele patch. Het team werkt nu samen met de steun van de Swiss National Science Foundation (SNSF) en het National Center of Competence in Onderzoek naar Bio-Inspired Materials om de nanoreactor met lichtschakelaar verder te optimaliseren.” onderzoeken we de nauwkeurig controleerbare afgifte van stoffen die al zijn goedgekeurd voor toepassing via de huid, zoals bepaalde pijnstillers, " zegt de onderzoeker. In de toekomst, echter, veel aanvullende behandelingen met behulp van "pleisters met lichtschakelaars" zijn mogelijk.