Erfolgreiche Tests für den ersten drahtlos gesteuerten Drug-Delivery-Chip

Eine in der Online - Ausgabe vom 16. Februar veröffentlichte Studie Wissenschaft Translationale Medizin zeigt, dass es MIT-Professoren und Wissenschaftlern der MicroCHIPS Inc. Robert Langer und Michael Cima gelungen ist, einen Mikrochip zu entwickeln, der täglich Dosen eines Osteoporosemedikaments liefert, das normalerweise durch Injektion verabreicht wird. Dieser Erfolg beruht auf einer Idee, die die Forscher vor etwa 15 Jahren entwickelten - einen programmierbaren, drahtlos gesteuerten Mikrochip zu schaffen, der nach der Implantation Medikamente im Körper eines Patienten abgeben kann. Die Studie wurde von MicroCHIPS finanziert und überwacht.
Laut Langer könnten diese positiven Testergebnisse zu einer neuen Generation von Telemedizin führen, die Medikamente über eine Entfernung verabreicht.
Langer, Professor am MIT am David H. Koch Institut, erklärt:

"Sie könnten buchstäblich eine Apotheke auf einem Chip haben. Sie können eine ferngesteuerte Verabreichung durchführen, eine pulsatile Medikamentenabgabe durchführen und mehrere Medikamente verabreichen."

Das Team verwendete das programmierbare Gerät zur Verabreichung von Teriparatid (einem Osteoporose-Medikament) an sieben Frauen im Alter zwischen 65 und 70 Jahren. Die Forscher entdeckten, dass das Gerät in der Lage war, Injektionsdosen zu verabreichen, und es gab keine negativen Nebenwirkungen.
Diese programmierbaren Mikrochips könnten nicht nur die Osteoporose-Behandlung, sondern auch die Behandlung verschiedener anderer Krankheiten, einschließlich multipler Sklerose und Krebs, signifikant verändern.

Robert Farra, Präsident und Chief Operating Office bei MicroCHIPS und Hauptautor der Studie, sagte:

"Patienten mit chronischen Erkrankungen, regelmäßiger Schmerzbehandlung oder anderen Erkrankungen, die häufige oder tägliche Injektionen erfordern, könnten von dieser Technologie profitieren."

Cima, der David H. Koch Professor für Ingenieurwissenschaften am MIT, erklärte:

"Compliance ist sehr wichtig in einer Vielzahl von Medikamentenregimes, und es kann sehr schwierig sein, Patienten zu einer Medikamenteneinnahme zu bringen, bei der sie sich selbst Injektionen geben müssen. Das vermeidet das Compliance-Problem vollständig und weist auf eine Zukunft hin, in der Sie voll und ganz zur Verfügung stehen automatisierte Medikamentenregime. "

Präzision erreichen

Das Team begann Mitte der 1990er Jahre mit der Arbeit am Gerät. Unter der Leitung von Cima und Langer arbeitete John Santini, ein Student der University of Michigan, der das MIT besuchte, als Sommerprojekt am implantierbaren Chip. Santini, der auch Autor der Studie ist, kehrte später als Doktorand an das MIT zurück, um das Projekt fortzusetzen.
Das Team veröffentlichte 1999 seine ersten Ergebnisse in Nature und MicroCHIPS wurde gegründet und lizensierte die Mikrochip-Technologie von MIT. MicroCHIPS veredelte die Chips und fügte ein Freigabesystem hinzu, das zuverlässig in lebendem Gewebe und einer hermetischen Versiegelung funktioniert.
Langer sagt:

"Teriparatid ist ein Polypeptid und daher viel weniger chemisch stabil als niedermolekulare Wirkstoffe. Daher war es eine wichtige Errungenschaft, es hermetisch zu versiegeln, um es zu konservieren."

In Dänemark wurden die Chips im Januar 2011 während eines 30-minütigen Eingriffs in einer Arztpraxis in örtlicher Betäubung implantiert. Die Chips blieben 4 Monate im Teilnehmer. Cima sagte, dass die Teilnehmer enthüllten, dass sie oft vergessen hatten, dass sie sogar das Implantat hatten und dass das Gerät sicher war.
Jeder der in dem Versuch verwendeten Mikrochips enthielt 20 Dosen Teriparatid. Jede Dosis wurde einzeln in winzigen Reservoirs von ungefähr der Größe eines Nadelstichs verschlossen. Jedes Reservoir ist mit einer winzigen Schicht aus Titan und Platin versiegelt, die schmilzt, wenn ein winziger elektrischer Strom angelegt wird, wodurch das Medikament im Körper freigesetzt wird. Das Unternehmen arbeitet derzeit an der Entwicklung von Geräten, die Hunderte von Medikamenten pro Chip aufnehmen können.
Da die Chips programmierbar sind, können die Dosen per Funk über eine spezielle Frequenz, den Medical Implant Communication Service (MICS), ferngesteuert werden oder im Voraus geplant werden. Das Team möchte die MICS-Reihe erweitern, da die aktuellen Versionen nur über eine Entfernung von wenigen Zentimetern funktionieren.

Konsistente Ergebnisse

In der aktuellen Studie hat das Team die Knochenbildung bei Osteoporose-Patienten gemessen, die mit dem Chip implantiert wurden, und festgestellt, dass dies vergleichbar ist mit derjenigen, die bei Patienten beobachtet wurde, die täglich Teriparatide erhielten. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass die vom Implantat verabreichten Dosierungen weniger Schwankungen aufwiesen als die Injektionsdosierungen.
Farra erklärt, dass das Unternehmen plant, die Zulassung für weitere Studien am Menschen einzuholen, sobald eine Implantatversion verfügbar ist, die eine größere Menge an Dosen aufnehmen kann. Darüber hinaus hat MicroCHIPS einen Sensor entwickelt, der den Blutzuckerspiegel überwachen kann. In Zukunft könnten solche Sensoren mit Chips kombiniert werden, die Arzneimittelreservoirs enthalten, wodurch ein Chip erzeugt wird, der medikamentöse Behandlungen in Abhängigkeit vom Zustand des Patienten anpassen kann.
Geschrieben von Grace Rattue