Pułapki dla insuliny – szansą w leczeniu cukrzycy

Wiedza na temat nanocząstek jest coraz rozleglejsza, o czym świadczy ich wykorzystywanie w wielu dziedzinach nauki, takich jak: telekomunikacja, diagnostyka, konserwacja żywności czy medycyna. Podstawową cechą charakteryzującą te struktury jest ich wielkość, nieprzekraczająca 100 nm (1000-krotnie mniej niż milimetr). Dzięki temu są w stanie przedostawać się przez błony biologiczne komórek bez ich zniszczenia, działając „od środka”, a tym samym wywoływać określony wpływ na tkanki docelowe. Do najczęściej wykorzystywanych nanocząstek zalicza się te wytworzone ze: złota, srebra, miedzi, ferrytów oraz tlenków metali.

Współczesna nanotechnologia dysponuje coraz bardziej precyzyjnymi metodami oraz urządzeniami, pozwalającymi na produkcję i ocenę właściwości nanocząstek. Ich charakterystyka jest kluczowa, ponieważ parametry nanostruktur bezpośrednio wpływają na ich zastosowanie i zachowanie w poszczególnych układach biologicznych. Mały rozmiar nanocząstek jest podstawowym czynnikiem, który umożliwia ich wykorzystanie w badaniach nad ukierunkowaną cytotoksycznością w stosunku do komórek nowotworowych. Najnowsze badania pokazują, że nanostruktury mogą zostać zaangażowane w dostarczanie insuliny do organizmu, wykorzystując zupełnie nowy sposób.

Wykazano, że insulina można zamykać (pułapkować) w 5 rodzajach nanostruktur, takich jak: nanosfery, nanokapsułki, liposomy, micele, czy dendrymery. Wymienione metody są powszechnie znane w świecie nanotechnologii, natomiast umieszczenie w nich insuliny jest podejściem nowym, z którym wiąże się spore nadzieje. Dzięki takiemu zabiegowi istnieje możliwość precyzyjnego sterowania ilością uwalnianego hormonu, poprzez powleczenie cząsteczek insuliny odpowiednimi polimerami, skutkujące stosunkowo stałym stężeniem substancji przez określony czas w organizmie, zmniejszając tym samym konieczność ciągłego przyjmowania leków.

Najczęstszymi „pułapkami” dla insuliny są polimery biodegradowalne, częściej pochodzenia naturalnego (przez wzgląd na mniejszą toksyczność i immunogenność), tj. chitozan, celuloza czy skrobia. Prowadzone są również badania nad wykorzystaniem polimerów syntetycznych, jak choćby polietylenu, polipropylenu czy poliakryloamidu. Na podstawie doniesień wnioskuje się, że uwalnianie insuliny może mieć miejsce na podstawie trzech procesów – dyfuzji, wypłukiwania leku przez warstwę polimerową lub w wyniku jej degradacji.

Sam sposób uwalniania leków jest stricte związany z budową chemiczną polimerów wiążących hormon. Istnieje bowiem wiele czynników, które są w stanie kontrolować miejsce i czas uwalniania leku, np. pH, którego zmiany indukują rozerwanie łańcucha polimerowego i uwolnienie insuliny. Wartość pH, przy której ma dojść do degradacji, może zostać dobrana optymalnie do odczynu płynów ustrojowych, m.in. krwi, czy określonych tkanek, np. jelit. Dobranie odpowiedniej wartości pH powoduje ochronę hormonu przed przypadkowym uwolnieniem np. w żołądku (gdzie odczyn jest skrajnie kwasowy) w porównaniu do tkanki jelita, stanowiącej cel, charakteryzującej się pH zasadowym.

Rozwiązania wykorzystujące nanopolimery mają swoje zastosowanie nie tylko w iniekcyjnym wprowadzaniu kompleksów pułapkowanej insuliny do organizmu. Istnieją doniesienia o wyprodukowanym plastrze polimerowym, pozwalającym na wprowadzanie insuliny podskórnie, bez konieczności wstrzykiwania jej do krwioobiegu. Dodatkową zaletą takiego rozwiązania jest możliwość jego drukowania, a więc masowej i stosunkowo taniej produkcji; wyposażania w mikroigły, ułatwiające dozowanie hormonu oraz procesor, który steruje ilością uwalnianych kompleksów.

Unikatowe rozmiary i właściwości nanocząstek mogą być wykorzystywane nie tylko w terapii przeciwnowotworowej, ale również do leczenia naczyń wieńcowych i schorzeń, w tym cukrzycy i chorób serca. Pojawienie się możliwości kontrolowania uwalniania stężenia substancji pozwala twierdzić, że w przyszłości „pułapkowane” leki będą standardem w nowoczesnej medycynie.