MEDICINALKEMI n Faktaboks 1 n Oral drug delivery Den foretrukne måde at indgive medicin på er via munden. Oftest er medicinen lavet som tabletter eller kapsler, men kan også være i væskeform til oral indtagelse. Efter indtagelse af den orale medicin, skal det passere igennem maven, og det tager omtrent en time. Da pH-værdien i maven er lav (ca. 2), og der er mange enzymer, kan medicinen nemt blive ødelagt, inden den når ned til tyndtarmen, hvor langt de fleste lægemidler skal optages i blodet for at udøve deres effekt. I tyndtarmen er pH omkring 6-7 og transporttiden igennem tarmen er ca. tre timer. For at lægemidlet kan have en effekt, skal det passere cellemembranen i tarmen, og dette kan være udfordrende, især for store hydrofile molekyler, såsom proteiner, da membranen er lipofil og indeholder en masse enzymer, som også kan nedbryde lægemidlet. Derudover er tarmen belagt med et gel-lag (mukuslaget), som beskytter tarmen og som også kan besværliggøre passagen og optagelsen af lægemidlet. Mikrocontainere Mikrocontainere er cylindriske beholdere i mikrostørrelse, som er lukket i bunden og har et hulrum, hvor medicin kan fyldes i. Efter påfyldning af medicinen, kan mikrocontainerne lukkes med et låg. Oftest arbejdes der med pH-følsomme låg, hvilket vil sige, at lågene er intakte, når de passerer igennem mavens pH og først opløses, når mikrocontainerne rammer den højere pH i tarmen. Derefter kan medicinen komme ud af mikrocontaineren og blive optaget igennem tarmen og over i blodet, se figur 1. Figur 1. Skematisering af mikrocontainer-konceptet med en tom cylindrisk mikrocontainer, som fyldes med medicin, og derefter pålægges et låg. Når det ønskes, kan medicinen frigives fra mikrocontaineren, ved at låget opløses. De mikrocontainere, der bruges som et modelsystem, er lavet af den fotosensitive epoxy-polymer SU-8, og de fremstilles i renrummet på DTU ved en to-trins fotolitografi-proces [2]. Mikrocontainerne er lidt mindre end et sukkerkorn, med en indre diameter på ca. 220 µm og en højde på omkring 270 µm. De kan derfor rumme omkring 10 nL i volumen [2], se figur 2. Faktaboks 2 n Biopolymere Polymere er kemiske forbindelser med høj molekylvægt, som kan danne et stort netværk. Biologiske polymere (biopolymere) kan dannes i biologiske organismer, men kan også laves ved kemisk syntese. Biopolymere kan være en fordel at anvende som drug delivery-system, da de kan nedbrydes i kroppen over tid og derfor er at foretrække. Polysakkarider og cellulose er eksempler på biopolymere, som anvendes meget. Figur 2. Mikroskopi-billeder af SU-8 mikrocontainere. A) Billedet viser en tom mikrocontainer, B) som derefter fyldes med medicin, C) og til sidst pålægges det pH-følsomme låg, så medicinen kan beskyttes igennem maven og frigives i tyndtarmen. Mikrocontainerne adskiller sig fra polymer-partikler, som er den mest traditionelle metode at indkapsle medicin på, ved, at de er større og kan fremstilles i en ensartet størrelse og form. Derudover kan medicinen kun komme ud fra én side, modsat partikler, hvor stoffet frigives fra alle sider. Studier har vist, at netop det at medicinen frigives i én bestemt retning, kan fremme absorptionen af medicinen [3]. Ydermere har vores studier vist, at mikrocontainerne graver sig ned i mukuslaget i tarmen, hvorved mikrocontainerne har længere tid til at frigive medicinen i forhold til partikler, som flyder hurtigere igennem tarmen [4]. I øjeblikket arbejdes der med design og produktion af mikrocontainerne i biopolymer, se faktaboks 2. Biopolymere har den fordel, at de kan nedbrydes i kroppen efter at have frigivet medicinen. Derudover udvikles en metode til at producere dem uden for renrummet, hvorved en mere økonomisk og skalérbar proces opnås. Biopolymer-mikrocontainerne fremstilles ved at lave et tyndt lag af biopolymer, hvorefter der bruges en maske med de ønskede dimensioner til at presse ned i polymerlaget med et givent tryk og en given temperatur. Dette efterlader polymerlaget med adskilte 3D-mikrocontainere på et underlag. Metoden bliver kaldt hot punching og er sammenlignelig med processen hot embossing [5,6]. Disse biopolymer mikrocontainere har en diameter på omkring 300 µm og er 100 µm høje. Fyldning af mikrocontainere og påførelse af låg Efter fremstilling af mikrocontainerne skal de fyldes med medicin. Dette kan gøres på flere måder og enten i væske- eller pulverform. Hvis mikrocontainerne fyldes med væske, er det en lidt langsommelig proces, da hver mikrocontainer skal fyldes individuelt ved f.eks. at bruge en printer og fylde patronen med en vandig opløsning af medicinen [7]. De bedst-udviklede metoder er at fylde mikrocontainerne Pipetteservice Akkrediteret kalibrering Reparation • Vedligeholdelse Gilson Center of Excellence • Certificerede teknikere • 20 års erfaring • Alle førende fabrikater • Elektroniske certifikater • Serviceaftaler Biolab A/S, Sindalsvej 29, DK-8240 Risskov, Tlf: 8621 2866 Fax: 8621 2301 E-mail: pipetteservice@biolab.dk www.biolab.dk Cal. Reg. Nr. 482 - Dansk Kemi, 99, nr. 4, 2018 15
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her