Neues System zur Verabreichung von Medikamenten könnte die Zahl der täglichen Injektionen bei Diabetes auf nur drei pro Jahr reduzieren
Diätetische Medikamente haben die Behandlung von Typ-2-Diabetes verändert, aber die tägliche Injektionsroutine ist für manche Patienten eine Herausforderung
Materialingenieure der Universität Stanford haben ein neuartiges Hydrogelsystem zur Verabreichung von Medikamenten entwickelt, das die tägliche oder wöchentliche Injektion von Diabetes- und Gewichtskontrollmitteln wie Ozempic, Mounjaro, Trulicity, Victoza und anderen auf eine einmalige Injektion alle vier Monate reduziert. In einer neuen Studie gehen die Forscher davon aus, dass ein solches System die Behandlung von Diabetes und Gewicht erheblich verbessern, die Therapietreue der Patienten verbessern und den Menschen mit Typ-2-Diabetes helfen wird, ihre langfristigen Gesundheitsergebnisse zu verbessern.
Stanford-Ingenieure haben ein injizierbares Hydrogel-Depot entwickelt, mit dem GLP-1-Medikamente einmal alle vier Monate verabreicht werden können, im Vergleich zu wiederholten täglichen Injektionen.
Andrea Ivana d'Aquino / Stanford University
Diese Medikamente wirken alle durch die Nachahmung des Hormons Glucagon-like Peptide 1 (GLP-1). So gut sie den Menschen auch helfen, ihre Ernährung und ihr Gewicht in den Griff zu bekommen, die typischen täglichen oder wöchentlichen Injektionen sind für viele Patienten eine Belastung.
"Die Therapietreue ist eine der größten Herausforderungen bei der Behandlung von Typ-2-Diabetes", sagt Eric Appel, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen in Stanford und leitender Forscher bei der Entwicklung des neuen Hydrogels, das die langsame Freisetzung der Medikamente zur Diätkontrolle über viele Monate hinweg ermöglicht. "Wenn nur drei Spritzen pro Jahr nötig wären, wäre es für Menschen mit Diabetes oder Fettleibigkeit viel einfacher, ihre Medikamentenkur durchzuhalten.
Weltweit leidet eine halbe Milliarde Menschen an Typ-2-Diabetes, davon 130 Millionen allein in Amerika. Die Behandlung kostet die Vereinigten Staaten schätzungsweise bis zu 400 Milliarden Dollar pro Jahr. Die erst vor kurzem eingeführten GLP-1-Medikamente werden als "Wundermittel" bezeichnet, die nur wenige Nebenwirkungen haben und die Energiezufuhr tiefgreifend kontrollieren, indem sie den Patienten helfen, sich gesättigter und weniger hungrig zu fühlen, und indem sie auf andere belohnungsbezogene Ernährungseffekte abzielen.
Neuartige Nanokomposit-Hydrogele
Das Geheimnis des Hydrogels liegt in den einzigartigen physikalischen Eigenschaften der Nanopartikel, die ihm zugrunde liegen. Hydrogele sind nicht neu - viele Menschen tragen heute beispielsweise Kontaktlinsen aus Hydrogelen -, aber diese sind so beschaffen, dass sie nicht reißen und ihre Form behalten. Appels Hydrogel besteht stattdessen aus Polymeren und Nanopartikeln, die schwach aneinander gebunden sind, so dass sie als Gel zusammenhalten und sich mit der Zeit langsam auflösen. Das Hydrogel besteht aus einem Geflecht aus Polymerketten und Nanopartikeln, die die Arzneimittelmoleküle festhalten, bis sich das Geflecht auflöst und die Arzneimittel freisetzt.
"Unser Hydrogel schmilzt über viele Monate hinweg wie ein Würfelzucker, der sich in Wasser auflöst, Molekül für Molekül", erklärt Appel. "Ich bezeichne das Netz oft als eine Art molekularen Klettverschluss, der gut zusammenhält, sich aber auch leicht wieder auseinanderziehen lässt.
Das neue Hydrogel, das technisch als Polymer-Nanopartikel-Hydrogel (PNP-Hydrogel) bezeichnet wird, hat eine "Goldlöckchen-Qualität", d. h. es fließt so flüssig, dass es mit handelsüblichen Nadeln leicht injiziert werden kann, und ist gleichzeitig so gelartig stabil, dass es im Körper vier Monate lang hält. Die Moleküle der GLP-1-Medikamente sind in das Hydrogel eingearbeitet und werden im Laufe der Zeit in ähnlicher Weise verteilt, während das Hydrogel langsam schmilzt.
Der Arzt injiziert ein kleines Stück Gel, ein so genanntes "Depot", des medikamentenbeladenen Hydrogels unter die Haut an einer geeigneten Stelle, z. B. unter den Arm. Der Schlüssel für den Ingenieur liegt darin, das Hydrogel so zu gestalten, dass dieses Depot klein genug ist, um für den Patienten bequem und unauffällig zu sein, aber groß genug und haltbar genug, um die vollen vier Monate zu halten. Appel glaubt, dass sein Team dieses Maß an Kontrolle erreicht hat.
"Wir haben uns für vier Monate entschieden, weil dies der Häufigkeit entspricht, mit der die Menschen ihren Arzt oder Endokrinologen aufsuchen, und weil wir den Zeitraum der Freisetzung so genau festgelegt haben", so Appel.
Vielversprechendes Potenzial
Bisher hat das Team das neue System zur Verabreichung von Medikamenten mit großem Erfolg an Laborratten getestet. Bei Ratten verbessert eine einzige Injektion dieses Hydrogels die Kontrolle des Blutzuckerspiegels und des Gewichts im Vergleich zu täglichen Injektionen eines führenden kommerziellen Medikaments, so Appel.
Obwohl dieses Hydrogel speziell für die viermonatige GLP-1-Kontrolle entwickelt wurde, hat das Team laut Appel die Freisetzungszeiträume erfolgreich auf Tage bis hin zu sechs Monaten eingestellt. Er fügt hinzu, dass solche Systeme bereits mit anderen Proteinen, Impfstoffen und sogar therapeutischen Zellen verwendet wurden, und es gibt Hinweise darauf, dass GLP-1-Medikamente auch das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen verringern können.
All dies deutet auf die vielversprechende Möglichkeit hin, dass dieses System zur Verabreichung von Arzneimitteln auch für andere Medikamente und andere Erkrankungen eingesetzt werden kann.
"Es gibt sogar wirklich vielversprechende Ergebnisse bei Kindern mit Typ-1-Diabetes", so Appel über die Aussichten.
Als Nächstes sind Tests an Schweinen vorgesehen, deren Haut und endokrine Systeme denen des Menschen am ähnlichsten sind. Wenn diese Versuche nach Plan verlaufen, könnte Appel in anderthalb bis zwei Jahren mit klinischen Versuchen am Menschen rechnen.
"Zumindest haben wir einen Weg für die verlängerte Freisetzung von therapeutischen GLP-1-basierten Anti-Diabetes- und Anti-Adipositas-Behandlungen geebnet, die sich positiv auf die Behandlung von Typ-2-Diabetes und vielleicht auch auf andere Erkrankungen auswirken könnten", so Appel.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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