Nowoczesna farmakologia coraz częściej bierze pod uwagę nie tylko to, co podajemy pacjentowi, ale kiedy to robimy. Coraz więcej badań wykazuje, że skuteczność leków – i ryzyko działań niepożądanych – może zależeć od momentu ich przyjęcia, w zgodzie z rytmami dobowymi organizmu. Przykładowo, poranne podanie leków na nadciśnienie skutkuje lepszymi efektami terapeutycznymi u osób o porannym chronotypie, podczas gdy nocne dawki mogą działać skuteczniej u tzw. nocnych marków.
Czytaj też: Zapomnij o zastrzykach! Jest lepszy sposób dostarczania leków
Jednak idealne zsynchronizowanie podawania leków z rytmem biologicznym to w praktyce niełatwe zadanie, zwłaszcza u pacjentów starszych, cierpiących na zaburzenia poznawcze lub wymagających leczenia wielolekowego. W odpowiedzi na to wyzwanie zespół inżynierów biomedycznych z UC San Diego stworzył technologię, która może całkowicie odmienić paradygmat dawkowania leków.
Lek, który wie, kiedy działać
Nowa kapsułka to majstersztyk mikroskalowej inżynierii. Wewnątrz niej znajdują się trzy komory zawierające kolejne dawki leku – oddzielone barierami wykonanymi z matrycy laktozowo-maltozowej z dodatkiem polimeru reagującego na pH. To właśnie ten polimer, zależnie od poziomu kwasowości w danym odcinku przewodu pokarmowego, pozwala precyzyjnie zaprogramować czas i miejsce uwolnienia substancji czynnej.
Czytaj też: Po 30 latach badań FDA zatwierdza nowy lek na udar niedokrwienny
Zewnętrzna powłoka kapsułki została wykonana z roślinnej celulozy i rozpuszcza się już w żołądku, co pozwala natychmiast uwolnić pierwszą dawkę. Ale to nie koniec innowacji – powłoka zawiera także cząsteczki magnezu, które po wejściu w reakcję z kwasem żołądkowym wytwarzają mikroskopijne bąbelki wodoru. Ich funkcja jest podwójna: po pierwsze przyspieszają rozproszenie pierwszej dawki leku, a po drugie pomagają neutralizować kwasowość otoczenia, co może zainicjować rozpad kolejnych barier w odpowiednim momencie.
To podejście pozwala na sekwencyjne uwalnianie kolejnych dawek leku – bez potrzeby przyjmowania kolejnych tabletek. Dzięki modyfikacji grubości i składu barier między komorami, naukowcy mogą dowolnie „zaprogramować” odstępy między kolejnymi dawkami.
Pierwszym lekiem użytym w testach nowej kapsułki była lewodopa – złoty standard leczenia objawowego choroby Parkinsona. W badaniach laboratoryjnych kapsułkę napełniono trzema różnymi dawkami tego leku, oznaczonymi kolorowymi znacznikami. W symulowanych warunkach żołądkowo-jelitowych pierwsza dawka została uwolniona błyskawicznie, natomiast kolejne dwie rozpuszczały się stopniowo, zgodnie z przewidzianym planem.
Wybór lewodopy był nieprzypadkowy. Jak podkreśla autorka badania Amal Abbas, utrzymanie stabilnego poziomu tego leku we krwi ma kluczowe znaczenie dla kontroli objawów – takich jak drżenia, sztywność mięśni czy problemy z koordynacją ruchową:
Jeśli poziom leku spadnie zbyt nisko, objawy wracają. Ale jeśli uda się go utrzymać na stałym poziomie, pacjent zyskuje stabilność ruchową przez cały dzień. Nasza kapsułka może to zapewnić – bez konieczności ciągłego pilnowania pór dawkowania.
Technologia ma jednak znacznie szersze zastosowanie niż tylko leczenie choroby Parkinsona. Amal Abbas wskazuje, że podobna kapsułka mogłaby być używana u pacjentów z chorobami układu sercowo-naczyniowego, np. uwalniając rano dawkę aspiryny (profilaktyka przeciwzakrzepowa), po południu beta-bloker (regulacja rytmu serca), a wieczorem statynę (obniżenie cholesterolu). Takie rozwiązanie mogłoby drastycznie uprościć codzienną farmakoterapię.
Zespół planuje teraz testy in vivo oraz opracowanie wersji kapsułki, która mogłaby działać nie tylko przez jeden dzień, ale na przykład przez 48 lub 72 godziny. Kolejnym wyzwaniem będzie zaprojektowanie kapsułki, która pozwoli na uwalnianie leków nie tylko w żołądku i początkowym odcinku jelita cienkiego, ale także w dalszych partiach układu pokarmowego, np. w jelicie krętym lub okrężnicy.
Aby przyspieszyć proces komercjalizacji, Amal Abbas założyła start-up, którego celem jest rozwój i wdrożenie tej technologii do praktyki klinicznej. Szczegółowe wyniki badań opublikowano na łamach czasopisma Matter.
Nowa kapsułka może być kamieniem milowym w rozwoju personalizowanej medycyny. Jej zastosowanie może znacząco zmniejszyć liczbę przyjmowanych dziennie leków, co jest szczególnie ważne u pacjentów starszych, obciążonych wieloma schorzeniami i zagrożonych błędami w dawkowaniu. Co równie istotne, technologia ta pozwala lepiej dostosować leczenie do zegara biologicznego pacjenta, co – jak pokazują coraz liczniejsze badania – ma realne przełożenie na skuteczność terapii i zapobieganie powikłaniom.
