Yeni MIT Şırınga Teknolojisi Konsantre Biyolojik İlaçların Enjeksiyonunu Sağlayabilir
Araştırmacılar, viskoz formülasyonların deri altına enjeksiyonu için basit, düşük maliyetli bir cihaz tasarladılar.
MIT araştırmacıları, geleneksel tıbbi şırıngalar kullanılarak enjekte edilemeyecek kadar viskoz olan güçlü ilaç formülasyonlarını uygulamak için basit, düşük maliyetli bir teknoloji geliştirdiler.
Advanced Healthcare Materials dergisinde bugün yayınlanan bir makalede açıklanan teknoloji, yüksek konsantrasyonlu ilaçların ve diğer tedavilerin deri altına enjekte edilmesini mümkün kılıyor. Tipik olarak seyreltilen ve intravenöz olarak enjekte edilen oldukça etkili ve son derece konsantre biyofarmasötikler veya biyolojikler için bir çözüm olarak geliştirilmiştir.
MIT makine mühendisliği profesörü Kripa Varanasi, “İlaç dağıtımının ve biyolojiklerin gittiği yerde, enjekte edilebilirlik, hastalıkları daha kolay tedavi edebilecek formülasyonları önleyen büyük bir darboğaz haline geliyor” diyor. “İlaç üreticilerinin en iyi yaptıkları şeye odaklanmaları ve ilaçları formüle etmeleri gerekiyor, bu enjekte edilebilirlik sorununa takılıp kalmamalılar.”
Bill ve Melinda Gates Vakfı liderleri, havacılıktan diş macunu üreticilerine kadar pek çok sektörün ilgisini çeken sıvı dağıtımı üzerine yaptığı önceki çalışmalarını okuduktan sonra enjekte edilebilirlik sorununu Varanasi’ye getirdi. Varanasi, vakfın temel endişelerinden birinin, gelişmekte olan ülkelerde uzak bölgelerden tıbbi bir ortama seyahat edemeyen insanlara yüksek konsantrasyonlu aşılar ve biyolojik tedaviler sağlamak olduğunu söylüyor.
Varanasi, mevcut pandemide, kanser veya otoimmün bozukluklar gibi hastalıkları tedavi etmek için evde kalabilmenin ve deri altından kendi kendine ilaç vermenin, Amerika Birleşik Devletleri gibi gelişmiş ülkelerde de önemli olduğunu ekliyor.
“İlaçların veya aşıların kendi kendine verilmesi sağlık hizmetlerine erişimi demokratikleştirmeye yardımcı olabilir” diyor.
MIT’nin makine mühendisliği bölümünde yüksek lisans öğrencisi olan ve makalenin ilk yazarı olan Varanasi ve Vishnu Jayaprakash, gerekli enjeksiyon kuvvetini azaltarak mümkün olanı aşan yüksek konsantrasyonlu ilaç formülasyonlarının deri altına enjeksiyonunu mümkün kılacak bir sistem tasarladılar. geleneksel bir şırınga ile manuel deri altı enjeksiyonu.
Sistemlerinde enjekte edilecek viskoz sıvı, bir yağlama sıvısı ile çevrelenerek sıvının iğneden akışını kolaylaştırır. Yağlayıcı ile, test edilen en yüksek viskozite için enjeksiyon gücünün sadece yedide birine ihtiyaç duyuldu ve bu şekilde 100’den fazla ilaçtan herhangi birinin deri altına enjeksiyonuna etkili bir şekilde izin verildi, aksi takdirde bu şekilde uygulanamayacak kadar viskoz kabul edildi.
Jayaprakash, “Bu biyolojiklerin enjekte edilebilirliğini sağlayabiliriz” diyor. “İlacınız ne kadar yapışkan olursa olsun, onu enjekte edebilirsiniz ve bu yaklaşımı bizim için çok çekici kılan da buydu.”
Biyolojik ilaçlar, protein bazlı formülasyonları içerir ve canlı hücrelerden toplanır. Çok çeşitli hastalıkları ve bozuklukları tedavi etmek için kullanılırlar ve istenildiği gibi belirli dokulara veya bağışıklık hücrelerine bağlanabilirler, daha az istenmeyen reaksiyona neden olurlar ve diğer ilaçlarla oluşmayan belirli bağışıklık tepkilerini ortaya çıkarırlar.
Jayaprakash, “Vücuttaki çok özel reseptörlere bağlanan çok özel proteinleri veya molekülleri uyarlayabilirsiniz” diyor. “Küçük moleküllü ilaçlarda bulunmayan bir dereceye kadar kişiselleştirme, özgüllük ve bağışıklık tepkisi sağlıyorlar. Bu nedenle, küresel olarak insanlar biyolojik ilaçlara yöneliyor. “
Yüksek viskoziteleri nedeniyle, ilaçların deri altından uygulanması, pratik olmayan ve pahalı olduğu ortaya çıkan yöntemleri içeriyordu. Genellikle, ilaçlar seyreltilir ve intravenöz olarak verilir, bu da bir hastaneye veya doktorun muayenehanesine gitmeyi gerektirir. İlaçları iğnesiz deriden atan jet enjektörler pahalıdır ve geri tepme nedeniyle kontaminasyona eğilimlidir. Kapsüllenmiş ilaçların enjekte edilmesi, genellikle iğnenin tıkanmasına ve ilaç üretimi ve salım profillerinde ilave karmaşıklığa neden olur. EpiPen tarzı şırıngalar da yaygın olarak kullanılamayacak kadar pahalıdır.
Teknolojilerini geliştirmek için MIT araştırmacıları, teorik parametreleri tanımlayarak ve cihazlarını tasarlamadan önce bunları test ederek başladı. Cihaz, biri diğerinin içinde olmak üzere iki hazneli bir şırıngadan oluşur; iç tüp viskoz ilaç sıvısını verir ve çevreleyen tüp, iğneye girerken ilaca ince bir yağlayıcı kaplaması verir.
Yağlanmış sıvı iğneden daha kolay geçtiği için viskoz yük minimum kesme gerilimine maruz kalır. Jayaprakash, bu nedenle, sistemin doğal bileşenlerden yapılmış dokuların 3 boyutlu biyo-baskısı ve hücre tedavilerinin uygulanması için de yararlı olabileceğini söylüyor; her iki durumda da dokuların ve hücrelerin kesme hasarı ile yok edilebildiği durumlarda.
Diğer kullanımların yanı sıra kemik ve birleştirme tedavilerinde ve ayrıca zamanlanmış salımlı ilaç iletimi için kullanılan terapötik jeller, araştırmacılar tarafından geliştirilen şırınga kullanılarak daha kolay uygulanabilir.
Jayaprakash, “Teknik, tüm bu diğer uygulamalar için bir platform görevi görüyor” diyor.
Yale Tıp Fakültesi cerrahi doçenti Pramod Bonde, tekniğin tıp alanını büyük ölçüde etkileyebileceğini söylüyor.
Bonde, “Bu yenilikçi teknoloji, ilaçların vücuda nasıl verildiği üzerinde temel ve geniş kapsamlı bir etkiye sahip olma potansiyeline sahip” diyor.
Araştırmacılar Covid-19 aşı olasılıklarını ve tedavilerini ararken teknolojinin bir fark yaratıp yaratmayacağı belirsiz. Araştırmacılar, ancak farklı ilaç formülasyonları düşünüldüğünde seçenekleri genişlettiğini söylüyor.
Varanasi, “Teknolojiyle ilgili bir hikayeye sahip olduğunuzda, endüstri daha önce imkansız olan şeyleri düşünebileceklerini söyleyebilir” diyor.
Varanasi, önceki çalışmalarının dört şirketin kurulmasını teşvik etmesiyle birlikte, kendisinin ve ekibinin bu teknolojinin de ticarileştirilmesinden umutlu olduğunu söylüyor.
“Sadeliği göz önüne alındığında, bu yaklaşımın endüstriden duyduklarımızın yeni ortaya çıkan bir sorun olduğunu çözmeye yardımcı olamaması için hiçbir neden olmamalı” diyor. “Temel çalışma yapıldı. Şimdi sadece onu farklı formülasyonlara uyguluyor. “
Referans: Vishnu Jayaprakash, Maxime Costalonga, Somayajulu Dhulipala ve Kripa K. Varanasi 24 Ağustos 2020, Gelişmiş Sağlık Malzemeleri.
DOI: 10.1002 / adhm.202001022