Depresja jest przewlekłą i nawracającą chorobą dotykającą pacjentów w każdym wieku. Ze względu na jej przewlekły charakter, leczenie depresji często wymaga długoterminowego przyjmowania leków oraz silnej motywacji pacjenta do stosowania się do zaleceń lekarza. Na drodze skutecznej terapii stają pominięte dawki leków, skomplikowane schematy dawkowania oraz objawy samej choroby, takie jak obniżony nastrój pacjenta czy anhedonia, czyli utrata zdolności odczuwania przyjemności. Ponadto, niektóre leki stosowane w leczeniu depresji stanowią wyzwanie w kontekście biodostępności, czyli tego, jaka część podanej dawki i jak szybko dotrze do krwiobiegu pacjenta wywołując efekt leczniczy.
Czy zastosowanie innowacyjnych technologii jest w stanie poprawić biodostępność leku i, co za tym idzie, skuteczność leczenia? To zagadnienie jest przedmiotem pracy doktorskiej mgr Moniki Wojtyłko z Katedry i Zakładu Technologii Postaci Leku.
Agomelatyna jest lekiem przeciwdepresyjnym stosowanym u dorosłych. Obecnie dostępna jest na rynku wyłącznie w formie tabletek do połykania. Niestety, po połknięciu, substancja czynna jest szybko metabolizowana przez wątrobę w tak zwanym efekcie pierwszego przejścia, czyli procesie, w którym duża część leku zostaje rozłożona, zanim zdąży zadziałać. W efekcie jedynie ok. 5% z przyjętej dawki może wywołać efekt leczniczy. Podanie agomelatyny inną drogą mogłoby poprawić skuteczność leczenia, a także zmniejszyć ilość stosowanego leku i nasilenie efektów ubocznych związanych z terapią. Potencjalnym rozwiązaniem dla tego problemu jest podanie agomelatyny drogą transdermalną, czyli przez skórę. Oznacza to, że lek, w formie żelu, kremu, plastra na skórę lub innej, jest aplikowany na skórę pacjenta, a następnie wchłania się przez skórę do krążenia ogólnego i wywołuje efekt leczniczy. W przypadku podania transdermalnego nie występuje wcześniej wspomniany efekt pierwszego przejścia, więc lek mógłby działać bardziej skutecznie w mniejszej dawce. Ponadto, zaprojektowanie systemu o przedłużonym uwalnianiu leku, skutkowałoby tym, że pacjent musiałby przyjmować lek rzadziej, co zwiększa wygodę terapii.
Ludzka skóra stanowi naturalną barierę chroniącą przed wnikaniem substancji z otoczenia. Z tego względu chroni organizm nie tylko przed szkodliwymi substancjami, ale także przed tymi, które chcielibyśmy zastosować, np. lekami. Główną barierą utrudniającą wnikanie w głąb skóry jest zewnętrzna warstwa naskórka zwana warstwą rogową (łac. stratum corneum). Jednakże, stosując nowoczesne rozwiązania istnieje możliwość łatwego pokonania tej bariery i ułatwienia wnikania leku w niżej położone warstwy skóry.
Jednym z takich rozwiązań są systemy mikroigłowe – maleńkie struktury w kształcie bardzo krótkich (zwykle do 1-2 mm) igieł, zgrupowanych na małej podstawie. Nie są one w stanie przebić skóry na tyle głęboko, by dotrzeć do nerwów, dlatego ich użycie jest praktycznie bezbolesne. Jeśli substancja czynna zostanie naniesiona na taki system lub w nim zamknięta, to poprzez krótkie i niebolesne ukłucie pacjenta można wprowadzić lek w głębsze warstwy skóry, z których łatwiej wchłonie się on do krążenia ogólnego.
Takie systemy mikroigłowe można otrzymywać w różny sposób, jednakże na szczególną uwagę zasługuje druk 3D, którego zastosowanie w dziedzinach medycznych jest obecnie rozwijane. Obejmuje on wykonanie projektu przedmiotu w programie komputerowym, a następnie przesłanie go do wybranej drukarki 3D. W zależności od metody można używać różnych materiałów do wytwarzania obiektów – w tym materiałów biokompatybilnych, czyli bezpiecznych dla organizmu. Projekty można łatwo modyfikować, a sama produkcja jest szybka i relatywnie tania. Te cechy umożliwiają dostosowanie np. kształtu, dawki, rozmiaru wytwarzanej postaci leku do indywidualnych potrzeb danego pacjenta.
W projekcie NCN Sonata Bis, w ramach którego Monika Wojtyłko wykonuje swój doktorat, współpracują Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu oraz Politechnika Poznańska, co pozwala na połączenie medycznego punktu widzenia oraz wiedzy i doświadczenia z obszaru technicznego. Badania do doktoratu są realizowane pod opieką prof. Tomasza Osmałka oraz prof. Dimitriosa A. Lamprou i łączą wytwarzanie mikroigieł z agomelatyną metodami druku 3D z badaniami fizykochemicznymi oraz farmaceutycznymi otrzymanych postaci leku. Do tej pory, mikroigły zostały z powodzeniem wytworzone metodami druku 3D takimi jak PolyJet oraz maskowana stereolitografia (MSLA) używając biozgodnych materiałów. Lek został inkorporowany w matrycę systemu lub naniesiony na mikroigły w postaci formulacji półstałych zawierających substancję czynną. Badania wykazały, że możliwe jest załadowanie od kilkudziesięciu do kilkuset mikrogramów substancji na jeden system mikroigłowy oraz, że lek uwalnia się zależnie od sposobu wprowadzenia substancji czynnej. Nie stwierdzono interakcji pomiędzy lekiem a nośnikiem, a zaprojektowane systemy wykazały możliwość bezpiecznego przebicia ludzkiej skóry.
Dodatkowo, badania na skórze ludzkiej dowiodły, że lek jest w stanie uwolnić się z nośnika i penetrować do głębszych warstw skóry. Kolejnym etapem projektu będą badania na modelu zwierzęcym, które pozwolą sprawdzić, jak lek zachowuje się w organizmie po podaniu przez mikroigły w porównaniu z tradycyjnym podaniem doustnym lub w postaci żelu nakładanego na skórę.
Innowacyjne nośniki leku takie jak systemy mikroigłowe oraz nowoczesne technologie, jak druk 3D, umożliwiają przezwyciężenie ograniczeń w terapiach oraz dostosowanie leczenia do konkretnego pacjenta, wpisując się w trend rozwoju medycyny personalizowanej, w której terapia dopasowywana jest do indywidualnych potrzeb chorego.
Badanie jest finansowane przez Narodowe Centrum Nauki (NCN). Grant nr 2021/42/E/NZ7/00125 (ID: 526262).
Źródła
- Wojtyłko M, Lamprou D.A., Froelich A, Jadach B, Kuczko W, Wichniarek R, Szybowicz M, Nowicka A, Kordyl O, Krysztofiak J, Białek A, Osmałek T. Ex vivo permeation testing of 3D-printed microneedles for depression using human skin. 3rd International Conference of Contemporary Pharmacy Challenges „Enhancing Pharmaceuticals through Interdisciplinary Research”. Kraków, Poland, 16-18 September 2024.
- Wojtyłko M, Michniak-Kohn B B., Lamprou D.A., Budnik I, Froelich A, Kordyl O, Jadach B, Kuczko W, Wichniarek R, Nowicka A, Szybowicz M, Krysztofiak J, Białek A, Osmałek T. Dissolution studies of agomelatine-coated microneedles for potential use intransdermal drug delivery. PolGerSym10. 10th Polish – German Symposium on Pharmaceutical Sciences”Beyond Corona – shaping the future”. Dusseldorf, 22-23 September 2023.
- Wojtyłko M, Lamprou D.A., Froelich A, Jadach B, Nowicka A, Wichniarek R, Kuczko W, Szybowicz M, Białek A, Osmałek T. Development and mechanical properties of agomelatine-loaded hydrogels for depression. New trends in Polish and global pharmacy: business, science and modern education. Poznań, 29-30 September 2022.
- M. Wojtyłko, A.B. Nowicka, A. Froelich, M. Szybowicz, T. Banaszek, D. Tomczak, W. Kuczko, R. Wichniarek, I. Budnik, B. Jadach, O. Kordyl, A. Białek, J. Krysztofiak, T. Osmałek, D.A. Lamprou, Characteristics of Hydrogels as a Coating for Microneedle Transdermal Delivery Systems with Agomelatine, Molecules 30 (2025) 322. https://doi.org/10.3390/molecules30020322.
Kontakt: Monika Wojtyłko, mwojtylko[at]ump.edu.pl mwojtylko[at]ump.edu.pl
Promotorzy: prof. Tomasz Osmałek, Katedra i Zakład Technologii Postaci Leku, prof. Dimitrios A. Lamprou, PhD, School of Pharmacy, Queen’s University Belfast
Zezwalamy na bezpłatny przedruk artykułów ze strony pod wyłącznym warunkiem podania źródła artykułu. Prosimy o podanie następującego źródła: Nauka i Zdrowie UMP – onauce.ump.edu.pl
Prezentowane treści mają charakter wyłącznie informacyjny oraz edukacyjny i nie powinny być interpretowane jako porady medyczne służące do diagnozowania lub leczenia.
