Älykkäiden hydrogeelien käyttö lääkkeenkuljetuksessa

Abstract

Tämä työ käsittelee älykkäitä hydrogeelejä sekä niiden hyödyntämistä lääkkeenkuljetuksessa. Hydrogeelit ovat kolmiulotteisen polymeeriverkon muodostamia materiaaleja, jotka kykenevät sitomaan rakenteeseensa suuren määrän vettä ja siihen liuenneita aineita. Hydrogeelejä, jotka muuttavat omaa rakennettaan altistuessaan tietylle ärsykkeelle, kutsutaan älykkäiksi hydrogeeleiksi. Ärsykkeeseen reagoidessaan älykkään hydrogeelin vedensitomiskyky muuttuu, jolloin se joko turpoaa tai kutistuu. Ärsykkeelle altistuminen voi saada aikaan myös hydrogeelin faasimuutoksen. Tässä työssä tarkastellaan lämpötilaan, pH:n muutokseen, valoon ja glukoosipitoisuuteen reagoivia älykkäitä hydrogeelejä, sekä niiden reaktiomekanismeja erilaisiin ärsykkeisiin.

Älykkäät hydrogeelit nähdään potentiaalisina lääkkeenkuljettimina, sillä niiden avulla veden mukana hydrogeeliin sitoutunut lääke voidaan vapauttaa hydrogeelin reagoidessa tiettyyn ärsykkeeseen. Lääkkeenkuljetuksen tarkoituksena on kuljettaa lääkeaine suojattuna suoraan haluttuun paikkaan, jossa se vapautuu kontrolloidusti. Lääkkeenkuljetuksen avulla pyritään parantamaan lääkkeen hoidollista tehokkuutta sekä vähentämään perinteisen lääkkeenannostelun haittoja. Älykkäät hydrogeelit nähdään soveltuvan lääkkeenkuljetukseen tavallisia hydrogeelejä paremmin, sillä niiden avulla lääkkeen vapautumista voidaan kontrolloida.

Tässä työssä tarkastellaan älykkäiden hydrogeelien toimivuutta lääkkeenkuljetuksessa kirjallisuudesta löytyvien tutkimusten perusteella. Koe-eläimille tehdyissä tutkimuksissa lämpötilaan reagoivaa hydrogeeliä hyödynnettiin antituumorisen lääkkeen kuljetukseen rintasyövän uusiutumisen ehkäisemiseksi. Myös pH:n muutokseen reagoivaa hydrogeeliä käytettiin antituumorisen lääkkeen kuljetukseen, mutta tutkimus keskittyi ruuansulatuskanavan syövän hoitamiseen. Glukoosipitoisuuteen reagoivaa hydrogeeliä hyödynnettiin puolestaan insuliinin kuljetukseen diabeteksen hoitoon. Valoon reagoivaa hydrogeeliä tutkittiin sairauden mallintamiseen in vitro, eli kehon ulkopuolella. Tutkimustulosten perusteella älykkäiden hydrogeelien avulla lääkkeen vapautumista pystytään kontrolloimaan ja siten parantamaan lääkkeen hoidollista vaikutusta. Tuloksista voidaan todeta älykkäiden hydrogeelien soveltuvan lääkkeenkuljetukseen hyvin ja niitä voidaan hyödyntää erilaisten sairauksien hoitamiseen. Valoon reagoivan hydrogeelin tutkimustulokset osoittavat älykkäiden hydrogeelien soveltuvan myös muihin lääketieteen sovelluksiin. Tutkimukset ovat tosin vasta laboratoriotutkimuksia koe-eläimille, joten hydrogeelien toimivuudesta lääkkeenkuljetuksessa ihmisten hoitoon ei vielä ole varmuutta.