MICROL ontwikkelt technologie voor gerichte medicijn­toediening

In de afgelopen decennia worden biological therapeutics steeds meer gebruikt. Dit zijn medicijnen die bestaan uit macromoleculen zoals peptiden en antilichamen. Dit in tegenstelling tot de meer traditionele medicijnen die bestaan uit kleinere, synthetische moleculen. Het voordeel van biological therapeutics is dat ze erg specifiek werken, een hoge bioactiviteit hebben en weinig bijwerkingen veroorzaken, omdat ze meestal lichaamseigen zijn. Het nadeel van deze medicijnen is dat ze niet oraal ingenomen kunnen worden, omdat de medicijnen door ons maag-darmstelsel worden afgebroken voordat ze hun werk hebben gedaan. Daarom worden deze medicijnen via injecties ingediend

Voor patiënten is het prettiger om medicijnen oraal in te nemen dan om te moeten prikken. Helaas is er voor biological therapeutics hier nog geen oplossing voor. Wel kan de frequentie van prikken verlaagd worden. Dit gebeurt met gecontroleerde afgifte van medicijnen. Met deze methode blijven de plasmalevels van medicijnen constant en zijn er minder pieken en dalen. Zo hoeft de patiënt bijvoorbeeld slechts eenmaal per dag te prikken in plaats van drie keer om de benodigde werking te krijgen.

Bij gecontroleerde afgifte wordt het medicijn verpakt. Dit is een complex proces. Er bestaan verschillende technieken om de medicijnen te verpakken. Elke techniek heeft zo zijn eigen voor- en nadelen. Je moet namelijk rekening houden met veranderingen in temperatuur en in pH in het lichaam, die kunnen leiden tot voortijdige afbraak en daarmee verlies van bioactiviteit.

Dit project onderzoekt een alternatief waarmee ook macromoleculen als medicijn verpakt kunnen worden. Specifiek kijkt dit project naar het gebruik van superkritische CO2.

Het doel van dit project is het ontwikkelen van een nieuwe technologie voor het produceren van langwerkende, injecteerbare medicijnen. Deze technologie is op basis van superkritische microvloeistoffen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van spinrag eiwit of PLGA als verpakkingsmaterialen. Daarnaast wordt de techno-economische potentie van deze technologie voor praktische en industriële productie geëvalueerd.

Binnen dit project worden drie technieken gecombineerd die los van elkaar al worden toegepast. Dit zijn:

1. Het gebruik van superkritische vloeistoffen als oplos- of extractiemiddel
2. Het gebruik van microfluïdica
3. Het gebruik van PLGA en spinrag eiwit als verpakkingsmaterialen

Alledrie de technieken zijn relatief nieuw en innovatief. Dit onderzoek zet een stap verder door de methodes te combineren: superkritische microfluide technologie, met PLGA en spinrag eiwit als verpakkingsmaterialen van medicijnen.

Superkritische vloeistoffen

In de techniek wordt steeds meer gebruik gemaakt van superkritische vloeistoffen als oplos- of extractiemiddel. Vooral koolstofdioxide wordt in superkritische fase gebruikt.

Een superkritische vloeistof is kort gezegd een vloeistof die tussen de gasfase en vloeibare fase in zit. Dit kan alleen bij relatief hoge druk en temperatuur. Hoe hoger de druk, hoe eerder een stof in de vaste of vloeistoffase komt. Hoe hoger de temperatuur, hoe eerder de stof in de gasfase terecht komt. Combineer je deze eigenschappen, kan de stof in superkritische toestand terecht komen. Het voordeel hiervan is dat de stof zowel eigenschappen van een gas als van een vloeistof heeft. Hierdoor is het ideaal te gebruiken als oplosmiddel of om stoffen te extraheren uit een mengsel.

Verpakkingsmaterialen

Een medicijn moet in de juiste verpakking zitten voor correcte afgifte en werking. Bij dit onderzoek worden twee verpakkingsmaterialen onderzocht: spinrag eiwit en PLGA.

Spinrag eiwit

Je bent vast bekend met het materiaal van spinnenwebben: erg dun, maar ook erg sterk. Recentelijk hebben wetenschappers ontdekt dat de eiwitten waaruit spinrag bestaat ingezet kunnen worden bij gerichte medicijnafgifte. 

PLGA is een polymeer dat gevormd wordt door glycolzuur en melkzuur. Beide stoffen kunnen verkregen worden uit plantaardige grondstoffen zoals suikerriet. PLGA is in het lichaam biologisch afbreekbaar en zeer geschikt als hulpmiddel bij gerichte medicijnafgifte.

Onderzoek naar deze stoffen als verpakkingsmaterialen voor microdeeltjes loopt nog. Dit onderzoek draagt daar aan bij.

Microfluïdica

Met microfluidica kun je snel en met weinig stoffen effectieve experimenten uitvoeren. Je bestudeert namelijk gassen en vloeistoffen op micrometerschaal. De meest voorkomende toepassing is het gebruik van een chip waarin kleine kanaaltjes zitten waar vloeistoffen doorheen kunnen lopen. Zo kunnen op kleine schaal chemicaliën worden gesynthetiseerd of medische analyses worden gedaan. Binnen dit project wordt deze techniek gebruikt om biological therapeutics te verpakken met behulp van superkritische vloeistoffen.

Dit project onderzoekt superkritische microfluide technologie (SCMF). Het voordeel hiervan, ten opzichte van de 'grotere broer' superkritische fluide technologie (SCF) is meer controle over de grootte en samenstelling van de microdeeltjes, meer precieze afstelling van omstandigheden zoals druk, temperatuur en zuurgraad. Daarnaast is de reproduceerbaarheid groter en het gebruik goedkoper en makkelijker. 

Deze technologie draagt bij aan de productie van injecteerbare biological therapeutics.

De uitkomsten van dit project zijn voordelig voor mensen die dagelijks injecties gebruiken tegen een chronische ziekte, zoals diabetes. Medicijnen met een langere effectieve werking zorgen ervoor dat ze minder vaak hoeven te prikken. Dit verbetert hun leven ‘buiten de ziekte’, met behoud van gezondheid.

Dit project ontwikkelt een technologie om op kleine schaal deze medicijnen te maken en te testen. Als dit succesvol is, kan het later op grotere schaal en bij groepen patiënten getest worden.