Universiteit Twente

Vrijkomen medicijn uit pil gefilmd

gezamenlijk persbericht van NanoNed en de Universiteit Twente

Onderzoekers van de Universiteit Twente zijn er, in een internationale samenwerking en met financiering vanuit het nationale onderzoeksprogramma NanoNed, in geslaagd om de verspreiding van medicijn uit een pil real-time te filmen. De resultaten laten zien dat er grote verschillen zijn in de verspreiding van het medicijn vanuit verschillende pillen. Deze gegevens zijn relevant omdat de snelheid waarmee het medicijn vrijkomt bepaalt hoeveel medicijn er moet worden gegeven en hoe vaak. Door medicijnen op de juiste manier in een pil te verwerken kunnen pillen gemaakt worden die zijn toegesneden op een bepaalde hoeveelheid medicijn. De onderzoekers publiceren hun resultaten in het maartnummer van het vaktijdschrift Analytical Chemistry.

Medicijnen die we in de vorm van een pil slikken zitten verpakt in materiaal (de pil als geheel) dat het medicijn in het lichaam door diffusie vanuit de pil geleidelijk vrij laat komen. Hoe dat in het lichaam precies verloopt bepaalt de efficiëntie van de pil. Onder leiding van Herman Offerhaus hebben de onderzoekers Maike Windbergs (van de Universität Düsseldorf, Duitsland) en Martin Jurna (NanoNed/Twente) met behulp van een techniek die CARS-microscopie heet de verspreiding van theophylline (een medicament tegen astma) uit verschillende soorten tripalmitin-pillen gefilmd. Met CARS (de afkorting staat voor Coherent Anti-stokes Raman Scattering) kun je gericht specifieke moleculen onderscheiden en afbeelden.

De resultaten van het onderzoek laten zien dat er grote verschillen zijn in de verspreiding van het medicijn vanuit verschillende pillen. Als de pillen worden gemaakt door de tripalmitin te persen, dan is het oppervlak van de pillen ruwer dan wanneer ze worden gemaakt door extrusie, waarbij het oppervlak enigszins smelt en dus relatief glad wordt. Dat gladdere oppervlak geeft geen mogelijkheid voor het medicijn dat uit de pil vrijkomt om te hechten op het oppervlak. Bij de ruwere pillen kan dat wel waarbij zelfs kristallen van het medicijn in de vorm van lange naalden op het oppervlak groeien. Bij een glad oppervlak kunnen de medicijnen dus gemakkelijker en sneller in de omgeving (en daarmee in de bloedbaan) komen dan bij een ruw oppervlak.

Bij een glad piloppervlak (het egale oppervlak links in de opname) hebben zich ook na 120 seconden nog geen kristallen gevormd, terwijl bij het ruwe piloppervlak (rechts en uiterst links in de opname) wel kristallen zijn ontstaan. Opname Maike Windbergs en Martin Jurna

Op weg naar gecontroleerde dosering met pillen

Deze gegevens zijn relevant omdat de snelheid waarmee het medicijn vrijkomt bepaalt hoeveel medicijn er moet worden gegeven en hoe vaak. Door medicijnen op de juiste manier in een pil te verwerken kunnen pillen gemaakt worden die zijn toegesneden op een bepaalde hoeveelheid medicijn, zoals het bij een infuus mogelijk is om gecontroleerd te doseren.

Niet alleen de snelheid waarmee het medicijn uit de pil vrijkomt, bepaalt de dosering, ook andere factoren spelen een rol. In een vervolg op dit project gaan de onderzoeksgroepen van Clare Strachan (University of Otago, Nieuw Zeeland), Peter Kleinebudde (Düsseldorf) en Jennifer Herek (die de Twentse onderzoeksgroep leidt) proberen ook subtiele veranderingen van de toestand van het medicijn (door aanhechting van watermoleculen) te meten tijdens de verspreiding.

Drijfveer

De Twentse onderzoeksgroep meet aan pillen omdat de onderzoekers een industriële toepassing zochten waar label-free meten (dus geen markers toevoegen) echt belangrijk is; door het toevoegen van markers aan het medicijn verandert de diffusie ervan en wordt een verkeerde effectiviteit gemeten. Daarnaast is het een mooi voorbeeld van chemisch-specifieke detectie waarbij het medicijn en de pil afzonderlijk kunnen worden gemeten. Het demonstreert dat de CARS-techniek toepasbaar is in een realistische medische/biologische omgeving en niet alleen in gasbundels of vaste kristallen. Dit legt de basis om steeds specifiekere dingen in cellen te kunnen afbeelden en dat voor steeds specifiekere moleculen (zoals voor detectie van de ziekte van Alzheimer in bloed).

Het onderzoek maakt deel uit van het flagship Nanophotonics van NanoNed en is mede mogelijk gemaakt door de bedrijven APE-Berlin en Coherent.