Lenkijos mokslininkai pristatė naują būdą, kaip efektyviai ir tiksliai pristatyti antibiotikus į žaizdas. Naudodami elektroverpimo (angl. electrospinning) metodą, Lenkijos mokslų akademijos Branduolinės fizikos instituto tyrėjai sukūrė itin plonas polimerines skaidulas, kuriose įterptas plačiai naudojamas antibakterinis preparatas metronidazolas.
Šios skaidulos formuoja minkštus kilimėlius, galinčius tapti pažangiomis žaizdų tvarsčių sistemomis. Šio proveržio esmė yra tikslus ir kontroliuojamas vaisto tiekimas.
Efektyvus gydymas reikalauja, kad vaistai pasiektų būtent reikiamą vietą organizme, būtų tiekiami tinkamu kiekiu ir reikiamu laikotarpiu. Būtent tai ir siekiama užtikrinti naudojant naujuosius polimerinius kilimėlius.
Dėl kruopščiai suprojektuotos struktūros vaistas išsiskiria palaipsniui, tiesiogiai į pažeistą audinį, nepatekdami į visą organizmą.
„Metronidazolas dažniausiai naudojamas, pavyzdžiui, burnos gleivinės ar odos infekcijų gydymui, tačiau jis gali turėti nepageidaujamų poveikių, kai nekontroliuojamai plinta organizme. Mūsų užduotis buvo sukurti molekulinį pristatymo mechanizmą, leidžiantį vaistui išsiskirti kontroliuojamai ir ilgesnį laiką tiksliai ten, kur reikia,“ – aiškina profesoriaus titulą turinti Ewa Juszynska-Galazka iš IFJ PAN.
Ji pabrėžia, kad ši technologija yra itin universali ir ateityje galėtų būti pritaikyta ir kitiems vaistams pernešti.
Kaip veikia elektroverpimas
Elektroverpimas – tai jau kurį laiką pasaulyje plėtojama skaidulų gamybos technologija. Procesas vyksta tarp adatos ir kolektoriaus plokštės, tarp kurių sukuriamas stiprus elektrostatinis laukas.
Kai iš adatos tolygiai pradeda tekėti skysčio srovė, ant jos paviršiaus susikaupia teigiami elektros krūviai, kurie pradeda deformuoti lašelio formą.
Susiformuoja vadinamasis Teiloro kūgis, kurio smailė pamažu ilginasi link neigiamo krūvio kolektoriaus. Skaidula juda spiraline trajektorija, o tuo metu vykstant cheminiams procesams, tirpiklio garavimas arba polimero nusodinimas, ji kietėja.
Kad būtų sukurtas fiziškai stabilus daugiasluoksnis kilimėlis, reikia užtikrinti nuolatines sąlygas: pastovią temperatūrą, drėgmę ir tikslią įrangos geometriją.
Tyrimų metu buvo pagamintos dviejų rūšių skaidulos – vienalytės ir turinčios polimerinį apvalkalą su vaistu užpildytu branduoliu. Pastaruoju atveju naudotas specialus dvigubas švirkštas, leidžiantis vienu metu tiekti skirtingus tirpalus į vidinę ir išorinę adatos dalis.
„Nors pats elektroverpimo procesas technologiškai nėra sudėtingas, pritaikyti tinkamą polimerą konkrečiam vaistui nėra lengva. Į nanoerdvę patalpintas vaistas dažnai keičia savo fizines ir chemines savybes“, – aiškina Olga Adamczyk, tyrimą pradėjusi magistrantūros studijose ir ketinanti jį tęsti doktorantūroje IFJ PAN profesoriaus Małgorzatos Jasiurkowskos-Delaporte vadovaujama.
Skaidulų savybės ir vaisto išsiskyrimas
In vitro tyrimų metu paaiškėjo, kad norint užtikrinti optimalų vaisto absorbcijos ir išsiskyrimo paviršiaus plotą, skaidulų skersmuo turi būti tarp 0,7 ir 1,3 mikrometrų.
Saugojimo metu polimerinės skaidulos sandariai apsaugo vaistą, tačiau, kontaktuodamos su žaizdos skysčiais, tampa porėtos ir pradeda išleisti metronidazolą.
Matavimai rodo, kad vaistas išsiskiria palaipsniui per kelias valandas. Tačiau šiems tvarsčiams galioja svarbus ribojimas, jie turi būti sunaudoti per vieną mėnesį nuo pagaminimo. Ši riba susijusi ne su pačia technologija, o su metronidazolo savybėmis – po mėnesio jis pradeda kristalizuotis.
Pagaminti 2 x 2 cm dydžio polimeriniai kilimėliai jau dabar yra paruošti galimai praktinei medicininei taikymo stadijai. Jų fizikinės ir cheminės savybės jau gerai ištirtos, todėl tolesni tyrimai vyks bendradarbiaujant su mokslinėmis ir medicinos įstaigomis.
