Aufgeblähte MOFs für verbesserte Medikamentenabgabe
Die schwammartige Struktur von metallorganischen Gerüsten (MOFs) ermöglicht es diesen Polymeren, eine Reihe von therapeutischen Verbindungen zu tragen und abzugeben. Nun haben Forscher, die in ACS Applied Bio Materials berichten, ein chromhaltiges MOF mit einer Dosis Essigsäure behandelt, die konzentrierter war als in Essig, um seine Porengröße und Oberfläche zu vergrößern. Die aufgeblähten MOFs enthielten mehr Ibuprofen oder Chemotherapeutika als die ursprüngliche Version und zeigten eine verbesserte Leistung als potenzielles Vehikel für die Medikamentenabgabe.
Die Vergrößerung der Porengröße dieses chromhaltigen MOFs verbesserte seine Fähigkeit, zwei gängige Medikamente zu transportieren und abzugeben: Ibuprofen und 5-Fluorouracil.
Fateme Rezaei
Die Einnahme von Medikamenten durch den Mund ist eine bequeme Art der Verabreichung von Arzneimitteln. Allerdings müssen bei dieser Methode manchmal mehrere Pillen pro Tag eingenommen werden, oder es sind große Pillen erforderlich, die schwer zu schlucken sind. Die Forscher untersuchen daher, wie MOFs für die Verabreichung von Medikamenten eingesetzt werden können, um die Häufigkeit der Einnahme zu minimieren und die Effizienz der Behandlung zu maximieren. Durch die Anpassung der Porengröße und -struktur der Polymere haben die Wissenschaftler nanoskalige Vehikel geschaffen, die eine kontrolliertere und gezieltere Wirkstoffabgabe ermöglichen können. Um jedoch noch mehr Wirkstoffmoleküle aufnehmen und abgeben zu können, müssten sich die Poren weiter ausdehnen, als dies bei den derzeitigen Versionen möglich ist. Ein Forscherteam unter der Leitung von Fateme Rezaei an der Universität von Miami wollte ein bestehendes MOF optimieren und die Abgabe von zwei gängigen Therapeutika unterschiedlicher Molekülgröße verbessern: das entzündungshemmende Medikament Ibuprofen und eine kleinere Verbindung, 5-Fluorouracil, ein Chemotherapeutikum zur Krebsbehandlung.
Sie begannen mit einer etablierten Methode zur Synthese eines biokompatiblen chromhaltigen MOF und fügten einen Schritt mit einer Essigsäurespülung hinzu. Die Säure bewirkte, dass sich die Poren des Polymers von etwa 2,5 Nanometern (nm) auf 5 nm erweiterten. In Laborexperimenten zur Charakterisierung der Fähigkeit der MOFs, Medikamente aufzunehmen, beobachteten die Forscher, dass die aufgeblähte Version mehr Ibuprofen- und 5-Fluorouracil-Moleküle aufnahm als das chromhaltige Gerüst mit Poren normaler Größe. In Experimenten zur Medikamentenabgabe beluden sie dann die porenerweiterten und die Standard-MOFs entweder mit Ibuprofen oder 5-Fluoruracil und maßen, wie schnell die Medikamente in eine Kochsalzlösung übergingen. Rezaei und seine Kollegen stellten fest, dass die neuen Gerüste beide Medikamente wesentlich schneller freisetzten als die ursprünglichen. Die Forscher führten die höhere Wirkstoffbeladung und Freisetzungsrate auf die größeren Poren und die größere Oberfläche des erweiterten Gerüsts zurück, das den Wirkstoffmolekülen größere "Türen" für den Ein- und Austritt bietet.
Einfache Veränderungen wie diese könnten die Wirksamkeit von MOFs in zukünftigen Anwendungen zur Wirkstoffabgabe maximieren, so die Forscher. In einem nächsten Schritt wollen sie herausfinden, wie eine langsame und schrittweise Freisetzung von Arzneimitteln innerhalb bestimmter Zeiträume durch die Veränderung der MOF-Porenstruktur erreicht werden kann.
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