Dito sul polso della somministrazione di farmaci: uno studio preclinico potrebbe aprire la strada a dosi multiple di farmaco in una singola iniezione

18 maggio 2023

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di Karen Olsen, Istituto nazionale di imaging biomedico e bioingegneria

I farmaci possono salvare vite umane, ma assumerli come prescritto, soprattutto tra chi soffre di patologie croniche, può essere difficile, per una serie di ragioni diverse. Migliorare l’aderenza ai farmaci potrebbe ridurre gli esiti sanitari sfavorevoli, i ricoveri ospedalieri e le morti prevenibili, riducendo contemporaneamente i costi sanitari fino a 300 miliardi di dollari all’anno solo negli Stati Uniti.

Un potenziale modo per aumentare l’aderenza è ridurre la frequenza con cui una persona deve assumere i farmaci. Ciò può essere ottenuto attraverso un sistema a rilascio controllato, in cui una singola iniezione contiene un farmaco che viene rilasciato continuamente nel corpo per un lungo periodo di tempo. Sfortunatamente, molti sistemi a rilascio controllato rilasciano una parte sostanziale del loro carico subito dopo l’iniezione, il che può comportare un dosaggio del farmaco incoerente: inizialmente viene rilasciata una quantità maggiore di farmaco (con conseguente potenziale tossicità) e meno farmaco viene rilasciato nel tempo (potenzialmente in un tempo troppo piccolo). dose per essere efficace). Un sistema in grado di rilasciare dosi distinte in momenti specifici potrebbe rivoluzionare il modo in cui i farmaci vengono somministrati, dalle vaccinazioni multidose ai farmaci giornalieri.

Rispondendo a questa sfida, i ricercatori della Rice University hanno sviluppato PULSED (for Particles Uniformly Liquified and Sealed to Encapsulate Drugs). Il loro metodo, recentemente riportato su Advanced Materials, crea microparticelle piene di farmaco che possono essere progettate per degradare e rilasciare il loro carico terapeutico giorni o settimane dopo l’iniezione. Combinando più microparticelle con tempi di degradazione diversi in un'unica iniezione, i ricercatori hanno potuto sviluppare una formulazione farmaceutica in grado di erogare molte dosi nel tempo.

"Come campo, puntiamo continuamente a sviluppare sistemi di somministrazione dei farmaci efficaci ed efficienti che massimizzino il beneficio terapeutico e minimizzino gli effetti collaterali, il che può in definitiva migliorare l'aderenza ai farmaci", ha affermato Luisa Russell, Ph.D., direttrice del programma presso la Divisione di Discovery Science & Technology presso l'Istituto Nazionale di Imaging Biomedico e Bioingegneria (NIBIB). "Con diverse dosi combinate in un unico trattamento, il sistema a rilascio controllato qui descritto potrebbe trasformare il panorama terapeutico, annullando potenzialmente la necessità di somministrazioni frequenti di farmaci, sia a casa che in clinica."

Le microparticelle PULSATE sono composte da PLGA, o acido poli(lattico-co-glicolico), un polimero comunemente utilizzato in numerosi dispositivi approvati dalla FDA. Il PLGA è costituito da unità ripetitive di acido lattico e acido glicolico, due molecole presenti naturalmente nel nostro corpo. Estendendo la lunghezza complessiva del polimero, modificando il rapporto tra acido lattico e acido glicolico e "tappando" l'estremità del polimero con molecole diverse, i ricercatori possono dettare quanto tempo impiega il PLGA a disintegrarsi (e quindi rilasciare il suo carico utile terapeutico). .

"Nel nostro caso, possiamo combinare popolazioni di microparticelle con diverse composizioni PLGA che rilasciano ciascuna il loro intero contenuto in un punto temporale distinto", ha spiegato l'autore senior dello studio Kevin McHugh, Ph.D., assistente professore alla Rice University. "Questo ci consente di realizzare più eventi di rilascio in tempi specifici e predeterminati."

Ecco come vengono prodotte le microparticelle caricate con il farmaco: il PLGA semiliquido riscaldato viene pressato in uno stampo e quindi raffreddato, solidificandosi sotto forma di cilindri cavi con un'apertura nella parte superiore. Il nucleo di ciascuna microparticella viene riempito con il carico terapeutico, quindi la parte superiore delle microparticelle viene riscaldata, facendo sì che il PLGA si sciolga e fluisca sull'apertura per sigillare il farmaco all'interno. Le particelle iniziali sviluppate dai ricercatori avevano un diametro di 400 micrometri (per riferimento, lo spessore di una monetina è di circa 1350 micrometri).