Molti dei nuovi farmaci più promettenti che si presentano nel percorso di sviluppo dei farmaci sono idrofobici per natura, ovvero respingono l’acqua e sono quindi difficili da dissolvere per renderli disponibili al corpo. Ma ora i ricercatori del MIT hanno trovato un modo più efficiente di elaborare e somministrare questi farmaci che potrebbe renderli molto più efficaci.
Il nuovo metodo, che prevede inizialmente la lavorazione dei farmaci in una soluzione liquida anziché in forma solida, è riportato in un articolo sulla rivista Advanced Healthcare Materials , scritto dallo studente laureato del MIT Lucas Attia, dal neolaureato Liang-Hsun Chen Ph.D. e dal professore di ingegneria chimica Patrick Doyle.
Attualmente, gran parte della lavorazione dei farmaci avviene attraverso una lunga serie di passaggi sequenziali, spiega Doyle. "Pensiamo di poter semplificare il processo, ma anche ottenere prodotti migliori, combinando questi passaggi e sfruttando la nostra conoscenza della materia soffice e dei processi di autoassemblaggio", afferma.
Attia aggiunge che "molti principi attivi di piccole molecole sono idrofobi, quindi non amano stare in acqua e hanno una scarsa dissoluzione in acqua, il che porta alla loro scarsa biodisponibilità". La somministrazione di tali farmaci per via orale, che i pazienti preferiscono alle iniezioni, presenta reali sfide nell'introdurre il materiale nel flusso sanguigno del paziente. Fino al 90% delle molecole farmacologiche candidate sviluppate dalle aziende farmaceutiche sono in realtà idrofobiche, afferma, "quindi questo è rilevante per un'ampia classe di potenziali molecole farmaceutiche".
Un altro vantaggio del nuovo processo, dice, è che dovrebbe rendere più semplice la combinazione di più farmaci diversi in un'unica pillola. "Per diversi tipi di malattie in cui si assumono più farmaci contemporaneamente, questo tipo di prodotto può essere molto importante per migliorare la compliance del paziente", aggiunge:il solo fatto di dover prendere una pillola invece di una manciata rende molto più probabile l'assunzione. che i pazienti manterranno il passo con i loro farmaci. "Questo è in realtà un grosso problema con queste malattie croniche in cui i pazienti sono sottoposti a regimi di pillola molto impegnativi, quindi i prodotti combinati hanno dimostrato di essere di grande aiuto."
Una chiave del nuovo processo è l’uso di un idrogel, una sorta di materiale gel simile a una spugna che può trattenere l’acqua e mantenere le molecole in posizione. Gli attuali processi per rendere i materiali idrofobici più biodisponibili implicano la macinazione meccanica dei cristalli fino a ridurli a dimensioni più piccole, il che li fa dissolvere più facilmente, ma questo processo aggiunge tempo e costi al processo di produzione, fornisce uno scarso controllo sulla distribuzione dimensionale delle particelle e può effettivamente danneggiano alcune molecole farmacologiche più delicate.
Invece, il nuovo processo prevede la dissoluzione del farmaco in una soluzione di trasporto, quindi la generazione di minuscole nanogocce di questo vettore disperse in una soluzione polimerica, un materiale chiamato nanoemulsione. Quindi, questa nanoemulsione viene spremuta attraverso una siringa e gelificata in un idrogel. L'idrogel trattiene le goccioline in posizione mentre il trasportatore evapora, lasciando dietro di sé i nanocristalli del farmaco. Questo approccio consente un controllo preciso sulla dimensione finale del cristallo.
L'idrogel, mantenendo le goccioline in posizione mentre si asciugano, impedisce loro di fondersi semplicemente insieme per formare agglomerati grumosi di diverse dimensioni. Senza l'idrogel le goccioline si fonderebbero in modo casuale e "si creerebbe un pasticcio", dice Doyle. Invece, il nuovo processo lascia un lotto di nanoparticelle perfettamente uniformi. "Si tratta di un modo davvero unico e innovativo che il nostro gruppo ha inventato per eseguire questo tipo di cristallizzazione e mantenere le dimensioni nanometriche", afferma.
Il nuovo processo produce una confezione in due parti:un nucleo, che contiene le molecole attive, circondato da un guscio, anch'esso fatto di idrogel, che può controllare il tempo che intercorre tra l'ingestione della pillola e il rilascio del suo contenuto nel corpo. /P>
"Abbiamo dimostrato che possiamo ottenere un controllo molto preciso sul rilascio del farmaco, sia in termini di ritardo che di velocità", afferma Doyle, professore di ingegneria chimica e professore di ricerca di Singapore, Robert T. Haslam. Ad esempio, se un farmaco prende di mira una malattia nell'intestino inferiore o nel colon, "possiamo controllare quanto tempo manca all'inizio del rilascio del farmaco, e poi otteniamo anche un rilascio molto rapido una volta iniziato". I farmaci formulati in modo convenzionale con la nanomilling meccanica, dice, "avrebbero un rilascio lento del farmaco".
Questo processo, afferma Attia, "è il primo approccio in grado di formare particelle composite nucleo-guscio e strutturare farmaci in strati polimerici distinti in un'unica fase di lavorazione."
Il prossimo passo nello sviluppo del processo sarà quello di testare il sistema su un'ampia varietà di molecole di farmaci, oltre ai due esempi rappresentativi testati finora, dice Doyle. Sebbene abbiano motivo di credere che il processo sia generalizzabile, afferma, "la prova è nel budino:avere i dati in mano".
Il processo di gocciolamento utilizzato, afferma, "può essere scalabile, ma ci sono molti dettagli da elaborare". Ma poiché tutti i materiali con cui stanno lavorando sono stati scelti come quelli già riconosciuti come sicuri per uso medico, il processo di approvazione dovrebbe essere semplice, dice. "Potrebbe essere implementato in pochi anni... Non ci preoccupiamo di tutti quei tipici ostacoli alla sicurezza che penso debbano superare altre nuove formulazioni, e che possono essere molto costosi."
Ulteriori informazioni: Lucas Attia et al, Gelazioni ortogonali per sintetizzare idrogel core-shell caricati con nanoparticelle di farmaci basati su nanoemulsione per la somministrazione versatile di farmaci per via orale, Materiali sanitari avanzati (2023). DOI:10.1002/adhm.202301667
Informazioni sul giornale: Materiali sanitari avanzati
Fornito dal Massachusetts Institute of Technology
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca, l'innovazione e l'insegnamento del MIT.
