Ultraschall lenkt Medikament exakt an Zielort

Langschwanzmakake: Tests zur Medikamentenabgabe problemlos überstanden (Foto: pixabay.com, Kev)

Salt Lake City (pte011/19.06.2024/10:30) - Ein neues Verfahren von Forschern der University of Utah ( https://www.utah.edu ) bringt Medikamente gezielt an den Ort, wo sie wirken sollen. Das reduziert letztlich die zu verabreichende Dosis erheblich. Ultraschallimpulse setzen, wenn sie auf das Ziel ausgerichtet sind, die Medikamente von zirkulierenden Nanocarriern frei. Laut Erstautor Matthew G. Wilson wurde dafür ein Verfahren entwickelt, dass wiederholt stabile Nanocarrier herstellen und die Ultraschallparameter identifiziert, die sie aktivieren können. Bei den Nanocarriern handelt es sich um winzige Tröpfchen mit einem Durchmesser zwischen 470 und 550 Nanometern. Sie verfügen über eine hohle äußere Hülle, die aus Polymermolekülen besteht.

Unterschiedliche Enden

Die Polymere verfügen über zwei verschiedene Enden. Ein Ende ist hydrophil und vermischt sich gut mit wässrigen Lösungen wie Blut. Dieses Ende zeigt nach außen. Das hydrophobe Ende, das sich nicht mit Wasser verbindet, zeigt nach innen. Innerhalb der Hülle befindet sich ein innerer Kern aus hydrophoben Perfluorkohlenstoffen. Das sind Moleküle, die vorwiegend aus Fluor und Kohlenstoff bestehen. Sie werden mit einem genauso hydrophoben Medikament vermischt, an dem ein Interesse besteht.

Die Hüllen halten die Kerne voneinander getrennt und verhindern damit, dass sie sich zu einem einzelnen Tropfen verbinden. Zudem bilden sie eine Barriere gegen das Immunsystem. Dieser Effekt ist Mayonnaise sehr ähnlich. Hier bilden die Proteine der Eier Tröpfchen mit eingeschlossenen Ölen. Sonst würden sich Öl und Wasser vollständig voneinander trennen. Um das Medikament freizusetzen, nutzen die Forscher Ultraschall mit einer Frequenz, die über der oberen Grenze des menschlichen Hörvermögens liegt.

Test mit Affen erfolgreich

Der Ultraschallstrahl lässt sich quer über drei Dimensionen lenken. Damit wird eine Konzentration auf einen Bereich im Körper möglich, der nur über einen Querschnitt von wenigen Millimetern verfügt. Die Forscher wollen so die Perfluorkohlenstoffe dazu bringen, die Hülle der Tröpfchen zu dehnen und damit für das Medikament durchlässiger zu machen. Der Wirkstoff verbreitet sich dann, wenn erforderlich, auf Organe, Gewebe oder Zellen. Die Forscher haben die Effizienz der Wirkstoffverabreichung bei dem Sedativum und Anästhetikum Propofol in Hinblick bei drei verschiedenen Perfluorkohlenstoffen und zwar Perfluoropentane (PFP), Decafluoropentane (DFP) und Perfluorooctylbromid (PFOB) verglichen.

Der Ultraschall wurde eine Minute lang, in vitro, mit 60 Impulsen von 100 Millisekunden verabreicht. Dabei zeigte sich das beste Ergebnis bei den PFOB-Kernen. Für das Testen der Sicherheit des Verfahrens wurden einem Langschwanzmakaken im Abstand von einer Woche sechs Dosen entsprechender Nanotröpfchen verabreicht. Biomarker für Leber, Nieren und auch die Immunantwortfunktion wurden überprüft. Die Nanotröpfchen wurden von dem Tier gut vertragen, es gab keine nachweisbaren Nebenwirkungen. Diese Tests müssen mittels Microdosing oder Phase-I-Studien mit menschlichen Freiwilligen wiederholt werden. Details sind in "Frontiers in Molecular Biosciences" nachzulesen.

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