Johns Hopkins-Forscher entwerfen winzige,

sternförmige Mikrogeräte zur Abgabe von Medikamenten Inspiriert von einem parasitären Wurm, der seine scharfen Zähne in den Darm seines Wirts gräbt, Johns Hopkins-Forscher haben winzige, sternförmige Mikrogeräte, die sich an die Darmschleimhaut anheften und Medikamente an den Körper abgeben können.

David Gracias, Ph.D., Professor an der Whiting School of Engineering der Johns Hopkins University, und Johns Hopkins Gastroenterologe Florin M. Selaru, M. D., Direktor des Johns Hopkins Inflammatory Bowel Disease Center, leitete ein Team von Forschern und biomedizinischen Ingenieuren, das formverändernde Mikrogeräte entwarf und testete, die die Art und Weise nachahmen, wie sich der parasitäre Hakenwurm am Darm eines Organismus festsetzt.

Aus Metall und dünn, formverändernde Folie und beschichtet mit einem wärmeempfindlichen Paraffinwachs, "Theraripper, "jeweils ungefähr die Größe eines Staubflecks, kann potenziell jedes Medikament tragen und es allmählich in den Körper freisetzen.

Ergebnisse einer Tierstudie veröffentlichte das Team diese Woche als Titelartikel in der Fachzeitschrift Science Advances.

Die allmähliche oder verlängerte Freisetzung eines Medikaments ist ein seit langem angestrebtes Ziel in der Medizin. Selaru erklärt, dass ein Problem bei Arzneimitteln mit verlängerter Wirkstofffreisetzung darin besteht, dass sie oft den Magen-Darm-Trakt vollständig durchlaufen, bevor sie ihre Medikamente abgegeben haben.

„Normale Konstriktion und Entspannung der Muskeln des GI-Trakts machen es unmöglich, dass Arzneimittel mit verzögerter Freisetzung so lange im Darm verbleiben, dass der Patient die volle Dosis erhalten kann. “ sagt Selaru, der seit mehr als 10 Jahren mit Gracias zusammenarbeitet. „Wir haben daran gearbeitet, dieses Problem zu lösen, indem wir diese kleinen Wirkstoffträger entwickelt haben, die sich autonom an die Darmschleimhaut anheften und die Wirkstoffmenge für eine gewünschte Zeit im Magen-Darm-Trakt halten können.“

Tausende von Theragrippern können im GI-Trakt eingesetzt werden. Wenn die Paraffinwachsbeschichtung der Greifer die Temperatur im Körper erreicht, die Geräte schließen selbstständig und klemmen an der Dickdarmwand. Der Schließvorgang bewirkt, dass das winzige, sechszackige Vorrichtungen, um in die Schleimhaut einzudringen und am Dickdarm zu bleiben, Dort werden sie zurückgehalten und geben ihre Arzneimittel-Nutzlasten nach und nach an den Körper ab. Letztlich, die Theragripper verlieren ihren Halt am Gewebe und werden über die normale gastrointestinale Muskelfunktion aus dem Darm ausgeschieden.

Gracias stellt die Fortschritte auf dem Gebiet der biomedizinischen Technik in den letzten Jahren fest.

Wir haben die Einführung dynamischer, mikrofabrizierte intelligente Geräte, die durch elektrische oder chemische Signale gesteuert werden können. Aber diese Greifer sind so klein, dass Batterien, Antennen und andere Komponenten passen nicht darauf.“

David Gracias, Ph.D., Professor, Johns Hopkins University Whiting School of Engineering

Theragripper, sagt Gracias, nicht auf Strom angewiesen, Funksignale oder externe Steuerungen. "Stattdessen, sie funktionieren wie klein, zusammengedrückte Federn mit einer temperaturgesteuerten Beschichtung auf den Geräten, die die gespeicherte Energie bei Körpertemperatur selbstständig freisetzt.“

Die Forscher von Johns Hopkins stellten die Geräte mit etwa 6, 000 Theragripper pro 3-Zoll-Siliziumwafer. In ihren Tierversuchen sie luden ein schmerzlinderndes Medikament auf die Greifer. Die Studien der Forscher ergaben, dass die Tiere, denen Theragripper verabreicht wurden, höhere Konzentrationen des Schmerzmittels im Blutkreislauf aufwiesen als die Kontrollgruppe. Das Medikament blieb fast 12 Stunden in den Systemen der Testpersonen gegenüber zwei Stunden in der Kontrollgruppe.

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