新しい徐放システムは自然を模倣して、持続的な局所麻酔を提供します

by REVOLUSYNAPSE
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テトロドトキシンやサキシトキシンなどのサイト1ナトリウムチャネル遮断薬は、強力な局所麻酔特性を持つ小分子薬です。 それらは、局所神経および筋肉に毒性作用を及ぼすことなく痛みを和らげ、オピオイドの魅力的な代替品です。 しかし、それ自体で注射されると、それらは簡単に浮き上がり、重度の全身毒性を引き起こします。

これらの薬物を安全な送達システムにカプセル化することは課題でした。それらは非常に水溶性であるため、体内の周囲の水に排出される傾向があります。

「毒性は用量制限になり、神経ブロックを長続きさせることはできません」とボストン小児病院の生体材料および薬物送達研究所の所長であり、研究担当副議長であるダニエル・コハネ医学博士は述べています。麻酔学、クリティカルケアおよび疼痛医学の部門。

コハネの研究室の元ポスドクであるTianjiaoJi博士は、局所麻酔薬をゆっくりと放出し、その効果を持続させる生体模倣システムのアイデアを持っていました。 の9月号に記載されているように ネイチャーバイオメディカルエンジニアリング、 このシステムは、麻酔薬に対する体自身の受容体を模倣しています。 模倣物は薬物をつかみ、システムが配置されると、麻酔薬をゆっくりと放出し、最小限の毒性で長期の神経ブロックを提供します。

コハネ研究所は、テトロドトキシンを送達するシステムを含む多くの徐放システムを作成しましたが、これは自然の設計を乗っ取った最初のシステムです。 テトロドトキシンとサキシトキシンが試​​験麻酔薬でしたが、このアプローチは他のドラッグデリバリーシステムにも適用できる可能性があります。

自然から手がかりを取る

徐放システムを作成するために、Jiは、共同筆頭著者のYang Li、PhD、および他の研究室メンバーとともに、2つのペプチド配列P1とP2の混合物から始めました。 両方のペプチドは実際のナトリウムイオンチャネルの一部です。 テトロドトキシンが神経に送達されると、両方のペプチドに同時に結合します。

次に、チームはP1とP2を疎水性(撥水性)分子の長鎖で修飾しました。 これにより、得られた分子は、ナトリウムチャネル上に配置された方法を模倣して、2つのペプチドが一緒に配置されたナノ構造に組み立てられました。 ペプチドペアは、ナトリウムチャネル自体と同じように麻酔薬を摂取します。

疎水性鎖を追加すると、ペプチドは長い繊維を形成し、何千ものP1とP2が波打っています。 ペプチドの各セットは、1つのテトロドトキシン分子に結合します。 ペプチドを手のように考えてください-; テトロドトキシンを捕まえようとしているのなら、それを保持するために両手を合わせる必要があります。」

ボストンチルドレンズホスピタルバイオマテリアルおよびドラッグデリバリー研究所所長ダニエルコハネ医学博士

この構造が標的神経の近くに注入されると、テトロドトキシンは拡散やその他のプロセスによってゆっくりと放出され、神経自体のP1とP2に結合します。

デザインを機能させる

次に、チームはテトロドトキシンを含むナノ構造をテストし、生きているラットの坐骨神経の近くに注入しました。 麻酔薬は遊離テトロドトキシンよりも長く留まり、毒性組織反応はなく、動物の神経行動学的試験では、神経ブロックが16時間も続くことが示されました。

「自然のデザインを乗っ取って、送達および放出システムとして機能する麻酔薬の合成受容体を作成しました」とJi氏は言います。

チームは彼らのアプローチの特許を取得しています。 「理論的には、さまざまな薬物や他の受容体と薬物の相互作用に適用できます」とコハネ氏は言います。

ソース:

ジャーナルリファレンス:

ジ、T。、 etal。 (2021)ナトリウムチャネルとの相互作用を模倣する自己組織化超分子システムによる局所麻酔薬の送達。 ネイチャーバイオメディカルエンジニアリング。 doi.org/10.1038/s41551-021-00793-y

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