Skyddade droppar en ny transportväg för mediciner
En mikrogel ligger som ett tunt skyddande skal runt en droppe tills temperaturen stiger över 32 grader. Då krymper mikrogelet ihop och droppen löser sig i den omgivande vätskan. I en studie med forskare från Göteborgs universitet redovisas nu orsaken till detta fenomen. Upptäckten kan revolutionera metoderna för att rikta mediciner till rätt ställe i kroppen.
Emulsioner består av en mängd droppar som finns i en vätska utan att lösas upp och blanda sig med vätskan. Mjölk består till exempel av fettdroppar som är stabiliserade av mjölkproteiner och utspridda i vatten. I många tillämpningar som läkemedelstillförsel, är det viktigt att inte bara bibehålla droppstrukturen utan också att kunna styra när dropparna löses upp. Detta för att de inkapslade aktiva ingredienserna i droppen frigörs först när läkemedlet kommit in i kroppen.
Temperaturkänsliga emulsioner
Nu har forskare från flera lärosäten, inklusive Göteborgs universitet, introducerat ett koncept med föränderliga emulsioner, för att kunna styra när dropparna löses upp.
– Tanken är att stabilisera emulsioner med hjälp av temperaturkänsliga mikrogelpartiklar som anpassar sin form till den omgivande temperaturen. Vid rumstemperatur sväller de i vatten, men över 32°C krymper de och drar ihop sig, säger Marcel Rey, forskare i fysik vid Göteborgs universitet och huvudförfattare till studien som publicerats i Nature Communications.
Förstår mekanismen
Vad som händer när temperaturen stiger över 32°C är att dropparna löser upp sig i den omgivande vätskan när de inte längre har ett skalskydd av mikrogelet. Detta har vetenskapen känt till sedan tidigare. Men nu har forskarna studerat mikrogelens morfologi och därmed kunnat förstå den grundläggande mekanismen bakom förändringen i form.
– Morfologin hos dessa mikrogeler är nyckeln till att förstå droppstabilitet. Reaktionsförmågan hos mikrogelen kan kontrolleras genom yttre påverkan som ändring i temperatur, säger Marcel Rey.
De stabiliserande mikrogelerna kan ses både som partiklar och polymerer. Partikelkaraktären leder till en hög stabilitet i emulsionen, medan polymerkaraktären gör mikrogelen känslig för yttre påverkan vilket leder till att dropparna löses upp. För att få en mikrogel som är temperaturkänslig krävs en kompromiss, med en minimal partikelkaraktär för stabilitet och en hög polymerkaraktär för snabb och tillförlitlig upplösning av dropparna.
Kan skräddarsy mikrogelen
– Nu när vi vet hur mikrogelet fungerar så kan vi skräddarsy det efter behov. Än så länge har vi bara gjort det i labbet och med temperaturberoende. Men vi tittar på om vi kan skapa ett mikrogel som reagerar på pH-värde i den omgivande vätskan, säger Marcel Rey.
Läkemedelsforskningen på så kallade target drugs är viktig. Vitsen är att kunna leverera läkemedel i högre koncentration till det sjuka området i kroppen i stället för att medlet går ut i hela kroppen.
– Mikrogel kan vara ett bra hjälpmedel för att prickskjuta medicinen in till rätt ställe i kroppen. Det krävs mycket mer forskning, men framtiden ser ljus ut och vi kan förvänta oss nya framsteg under de närmaste 10 åren, säger Marcel Rey.
Vetenskaplig artikel i Nature Communications: Interactions between interfaces dictate stimuli-responsive emulsion behaviour.
Kontakt: Marcel Rey, forskare vid Institutionen för fysik vid Göteborgs universitet, telefon: +44 7888 431 330, e-post: marcel.rey@gu.se