Με δημοσίευση της στην επιθεώρηση «Nature» ερευνητική ομάδα παρουσιάζει τη δημιουργία ενός τζελ το οποίο λένε ότι μπορεί να βοηθήσει στην αποθήκευση και διανομή βασικών θεραπευτικών ουσιών όπως η ινσουλίνη χωρίς την ανάγκη ψυγείων ή καταψυκτών. Η τεχνολογία θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την προσβασιμότητα των βασικών πρωτεϊνικών φαρμάκων σε μέρη του κόσμου όπου μπορεί να λείπει η υποδομή ψυκτικής αποθήκευσης.
Μπορεί επίσης να οδηγήσει σε καλύτερες προσπάθειες για τη διάγνωση και τη θεραπεία περισσότερων ατόμων με σοβαρές παθήσεις υγείας σε αναπτυσσόμενες περιοχές του κόσμου. «Η τεχνολογία που αναπτύξαμε σηματοδοτεί μια σημαντική πρόοδο στην υπέρβαση των προκλήσεων της υπάρχουσας ‘ψυχρής αλυσίδας’ που παρέχει θεραπευτικές πρωτεΐνες στους ασθενείς» αναφέρει Ντέβι Άνταμς από το Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης, εκ των επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι αυτή η ειδική υδρογέλη αποτελείται κυρίως από νερό που σταθεροποιεί τις πρωτεΐνες και προστατεύει τις ιδιότητές τους ακόμη και σε θερμοκρασίες έως και 50 βαθμούς Κελσίου. Τα φάρμακα με βάση τις πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία μιας σειράς καταστάσεων, από τον διαβήτη έως τον καρκίνο και, πιο πρόσφατα, την παχυσαρκία.
Ωστόσο, το να διατηρούνται σταθερά κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά τους ήταν μια πρόκληση, καθώς τυχόν δομικές αλλαγές στις πρωτεΐνες που προκαλούνται από τη θερμότητα μπορεί να τις καταστήσουν αναποτελεσματικές. Οι κατασκευαστές προσπαθούν να διατηρούν τα φάρμακα με βάση τις πρωτεΐνες σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες για να αποτρέψουν τη φθορά τους. Αυτό απαιτεί σημαντικές ποσότητες ενέργειας, περιορίζοντας τη διανομή στις αναπτυσσόμενες χώρες.
Η πρόκληση
Ενώ οι υδρογέλες έχουν προκύψει ως πιθανή λύση για την αποθήκευση και τη μεταφορά πρωτεϊνών σε θερμότερες θερμοκρασίες, ο διαχωρισμός των συστατικών της γέλης από τις πρωτεΐνες έχει αποδειχθεί πρόκληση. «Η ανακάλυψη μας εξαλείφει αυτό το εμπόδιο και μας επιτρέπει να αποθηκεύουμε και να διανέμουμε πρωτεΐνες σε θερμοκρασία δωματίου, χωρίς πρόσθετα, κάτι που είναι μια πραγματικά συναρπαστική προοπτική» αναφέρουν οι ερευνητές.
Οι επιστήμονες κατασκεύασαν την υδρογέλη χρησιμοποιώντας ένα υλικό που ονομάζεται ζελατοποιητής χαμηλού μοριακού βάρους ή LMWG, το οποίο σχηματίζει ένα τρισδιάστατο δίκτυο μακριών, άκαμπτων ινών. Όταν οι πρωτεΐνες προστίθενται στην υδρογέλη, παγιδεύονται στα κενά μεταξύ των ινών με έναν εύκολα αναστρέψιμο τρόπο.
Σε αυτούς τους χώρους τα μόρια πρωτεΐνης δεν μπορούν να αναμειχθούν και να συσσωματωθούν, μια διαδικασία που συνήθως περιορίζει την αποτελεσματικότητά τους ως φάρμακα. Δεδομένου ότι οι ίνες γέλης είναι εύθραυστες, τα μόρια πρωτεΐνης μπορούν επίσης να απελευθερωθούν εύκολα. Όταν το τζελ γεμάτο με πρωτεΐνη αποθηκεύτηκε σε μια συνηθισμένη σύριγγα με ένα ειδικό φίλτρο, απλώς πιέζοντας προς τα κάτω το έμβολο έσπασε τις ίνες και απελευθέρωσε την πρωτεΐνη.
Οι εφαρμογές
Οι ερευνητές έδειξαν ότι το τζελ θα μπορούσε να αποθηκεύσει δύο ιατρικά σημαντικές πρωτεΐνες: την ινσουλίνη, που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του διαβήτη και τη βήτα-γαλακτοσιδάση, ένα ένζυμο με πολλές εφαρμογές στη βιοτεχνολογία και τις βιοεπιστήμες.
Η ινσουλίνη πρέπει κανονικά να διατηρείται κρύα και ακίνητη καθώς οποιαδήποτε θέρμανση ή ανακίνηση μπορεί να την καταστήσει αναποτελεσματική. Η νέα υδρογέλη θα μπορούσε να κάνει το φάρμακο για τον διαβήτη να αντέχει στη θέρμανση έως τους 25 βαθμούς Κελσίου και στην περιστροφή με 600 στροφές ανά λεπτό, «μια δοκιμή πολύ πέρα από κάθε πραγματικό σενάριο», είπαν οι ερευνητές. Ολόκληρος ο ενεργός όγκος της ινσουλίνης θα μπορούσε να ανακτηθεί από την υδρογέλη μετά τη δοκιμή, σημείωσαν.
Οι επιστήμονες θα μπορούσαν επίσης να αποθηκεύσουν τη βήτα-γαλακτοσιδάση στην υδρογέλη σε θερμοκρασία 50 βαθμών Κελσίου για επτά ημέρες, ένα επίπεδο θερμότητας που υπερβαίνει κάθε ρεαλιστική θερμοκρασία που εμπλέκεται στη μεταφορά της στον πραγματικό κόσμο. Όταν το ένζυμο εξήχθη από το πήκτωμα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι διατηρούσε το 97 τοις εκατό της λειτουργίας του.
Σε μια τρίτη δοκιμή, οι επιστήμονες έστειλαν πρωτεΐνες αιωρούμενες σε υδρογέλη μέσω ταχυδρομείου σε μια τοποθεσία που διήρκεσε δύο ημέρες μεταφοράς. Διαπιστώθηκε ότι οι δομές της γέλης παρέμειναν άθικτες και εμπόδισαν τις πρωτεΐνες να συσσωρευτούν. Οι ερευνητές αναμένουν ότι τα ευρήματά τους θα έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη διαγνωστική και τη φαρμακευτική βιομηχανία.
