Ciecz jak igła? Nadzieja nie tylko dla diabetyków
Czy jest szansa na to, że już wkrótce dla osób z cukrzycą dostępne będą bezigłowe zastrzyki z insuliny? Naukowcy są coraz bliżej opracowania takiej bezbolesnej metody, którą oczywiście można byłoby rozszerzyć również na innych pacjentów. Kilka pytań pozostaje jednak nadal otwartych.
Osoby z cukrzycą typu 1 muszą podawać sobie podskórnie i to co najmniej kilka razy dziennie hormon – insulinę. Pozwala to uniknąć wysokiego poziomu glukozy we krwi, która rośnie np. wtedy, gdy człowiek posila się, czyli dostarcza sobie energii z węglowodanów, białek, tłuszczów. U osób z cukrzycą typu 1 tego wysokiego poziomu cukru nie potrafi już wyregulować trzustka, bo w wyniku procesu chorobowego przestaje produkować insulinę. Insulinoterapia staje się więc jedynym sposobem leczenia. Polega na podawaniu hormonu podskórnie, przy użyciu pena („strzykawki” przypominającej długopis) lub pompy insulinowej.
Penem wykonuje się iniekcję przy każdym podaniu hormonu, natomiast pompa insulinowa pozwala umieszczać zestaw infuzyjny w ciele rzadziej. Średnio raz na trzy dni wprowadza się kaniulę do ciała (ramię, pośladek, udo, brzuch lub dół pleców) za pomocą małej igiełki, która wyciągana jest zaraz po aplikacji tzw. wkłucia. Insulinę dawkuje się w tym przypadku poprzez kaniulę i przymocowany do pompy dren. Podobnie jak z innymi zastrzykami, również taka praktyka jest stosunkowo uciążliwa i wywołuje negatywne emocje – szczególnie u najmłodszych pacjentów. Nie można też nazwać jej zupełnie bezbolesną.
Ciecz staje się igłą
Od lat naukowcy pracują nad tym, by podskórne dostarczanie preparatów leczniczych – nie tylko insuliny – uczynić bezbolesnym. Pozwoliłoby to nie tylko wyeliminować lęk przed kłuciem, ale również sprawiłoby, że skóra pozostałaby nieuszkodzona, a zrosty i stwardnienia związane z wielokrotnymi iniekcjami nie miałyby w ogóle szans się pojawić. Poza tym byłaby to wielka ulga dla naszego środowiska, bo dziennie na świecie zużywa się ok. 44 mln igieł, które muszą być utylizowane w ściśle określony sposób jako odpady medyczne.
W kierowanym przez prof. Davida Fernandeza Rivasa, bioinżyniera z Uniwersytetu Twente w Holandii, projekcie badawczym, który otrzymał środki z funduszy UE, chodzi o to, by to „ciecz stała się igłą”, czyli by płyny dostawały się pod skórę za pomocą ciśnienia, a nie igły. Technika znana jako BuBble Gun obecnie jest udoskonalana. Projekt ma się zakończyć pod koniec 2024 roku. A na czym dokładnie polega?
„W przypadku BuBble Gun wiązka lasera jest kierowana na płynny lek w szklanym wkładzie, podgrzewając go do momentu wrzenia i utworzenia pęcherzyka. Bąbel ten rośnie, aż wyciśnie płyn z dużą prędkością, od 30 do 100 metrów na sekundę z rurki, i – w przypadku leku – w skórę. Zamiast przekłuwać skórę jak igła, lek jest wpychany pomiędzy komórki skóry. Ogranicza to uszkodzenia zarówno skóry, jak i komórek pod nią” – wynika z artykułu zamieszczonego w magazynie „Horizon”.
Jak doprecyzowuje dr hab. Jan Kobierski z Zakładu Biofizyki Farmaceutycznej Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum, idea tej metody opiera się na zastosowaniu światła laserowego, co umożliwia uzyskanie bardzo dużych gęstości mocy.
– Dzięki temu energia dostarczona w krótkim czasie do umieszczonego przy skórze szklanego kartridża powoduje gwałtowne lokalne parowanie zawartego w nim leku. Duże ciśnienie w powstałym gazowym bąblu sprawia, że cząsteczki leku mają być wpychane: przez niewielki otwór w kartridżu, poprzez przestrzenie międzykomórkowe do wnętrza organizmu –wyjaśnia dr Kobierski.
Opracowywana metoda w przyszłości mogłaby służyć nie tylko diabetykom, ale również innym osobom, które na przykład boją się zastrzyków.
„Usunięcie bólu i strachu podczas procesu wstrzyknięcia będzie miało duży wpływ na wiele osób cierpiących na fobię przed igłami” – podsumowuje prof. Rivas.
Naukowiec podkreśla, że wiele szczepionek będzie działać równie dobrze, jeśli zostaną wprowadzone między warstwy skóry. Obecnie najczęściej podaje się je domięśniowo, skąd dawka przenika do układu krwionośnego.
Jest jednak kilka wyzwań
Naukowcy opracowujący BuBble Gun stoją przed pewnym technicznym wyzwaniem – każdy z nas ma inną grubość i rodzaj skóry. W dodatku parametry te zmieniają się zależnie od wieku, stylu życia (palacze mają ją cieńszą) czy choćby pory roku (co ma wpływ na suchość lub wilgotność skóry). Dlatego też należy precyzyjnie dostosować do każdego pacjenta ciśnienie wytwarzane przez urządzenie. Dr hab. Jan Kobierski zauważa, że konieczna byłaby indywidualna kalibracja urządzenia w zależności od rodzaju naskórka pacjenta w danym momencie. Zwraca też uwagę na to, że kolejnym wyzwaniem może być wysoka temperatura do jakiej – za pomocą lasera – podnoszona jest substancja lecznicza.
– W przypadku niektórych związków podgrzewaniu może towarzyszyć zmiana ich struktury, co może pociągnąć za sobą utratę właściwości leczniczych, a niektóre stać się mogą nawet szkodliwe – wyjaśnia naukowiec z UJ.
Do rozstrzygnięcia pozostaje także kwestia precyzji podawania leku.
– Naskórek jest barierą bardzo dobrze odgradzającą nas od środowiska zewnętrznego. Podejrzewam, że w wyniku tego tylko niewielka część dawki może skutecznie przenikać do organizmu – zastanawia się dr Kobierski.
Na tę wątpliwość wskazuje również prof. Fernandez Rivas i stwierdza, że „potrzebny jest taki strumień płynu, aby przeniknął przez skórę na odpowiednią głębokość, bez rozpryskiwania się lub przedostawania się do pobliskiej tkanki lub materiału, co mogłoby w nieprzewidywalny sposób zmienić dawkę”.
Nie ma wątpliwości, że konieczna jest precyzyjna kontrola strumienia leku. Prace nad tym wciąż trwają – eksperymenty laboratoryjne powadzone są od 2018 roku na materiałach imitujących skórę, a także na prawdziwej tkance skóry. Z kolei badania na tkankach ludzkich trwają od 2022 roku. Jeszcze w tym roku rozpocząć mają się też te z udziałem zdrowych ochotników.
Pomimo wyzwań stojących jeszcze przed naukowcami, prof. Fernandez Rivas wyraża nadzieję, że osoby z cukrzycą będą mogły stosować zmodyfikowaną wersję plastra wykorzystującą technologię mikrostrumieni. Zawierałby on czujniki, które na bieżąco mierzyłyby poziom glukozy we krwi, a w razie konieczności podawały insulinę.
Dr hab. Jan Kobierski zastanawia się, czy ta innowacyjna metoda będzie miała szanse stać się uniwersalną, czy też będzie ograniczona jedynie do leków niezmieniających swoich właściwości po podgrzaniu i odpowiednia tylko dla terapii wymagających niewielkich dawek dostarczonych na niewielkie głębokości.
W 2017 roku na świecie było 9 mln osób z cukrzycą typu 1, większość z nich w krajach wysokorozwiniętych. W Polsce to ok. 200 tys. osób. Nadal nie jest znana przyczyna ani sposób zapobiegania tej chorobie.
Klaudia Torchała, zdrowie.pap.pl
Źródło:
Artykuł w magazynie „Horizon” z 28 marca br.
Dr David Fernandez Rivas o bezigłowej metodzie BuBble Gun
Artykuł przeglądowy o podaniu drogą bezigłową: J. Schoppink i D. Fernandez Rivas, „Jet injectors: Perspectives for small volume delivery with lasers”, Adv. Drug Deliv. Rev., vol. 182, p. 114109, Mar. 2022
