Kurkime ateitį drauge!


 

Rita Saulė

Vaistų įvedimas per odą

 

Mes nesirenkame sirgti ar ne. Net ir saugodami savo organizmą, sveikai gyvendami mes sergame. O tuomet susiduriame su būtinybe naudoti vienokius ar kitokius vaistus. Dažnam iš mūsų vaistų vartojimas sukelia diskomfortą. O jei dar vaistus reikia injekuoti ... Daugumai iš mūsų žmogus, artėjantis su švirkštu rankoje, primena siaubo filmą. O ir geriamosios piliulės kartais sukelia problemų, kuomet jas reikia nuryti, arba nepamiršti išgerti tam tikru metu, arba tiesiog gerti dažnai ir dideliais kiekiais. Kai kurie žmonės pamatę, kokio dydžio tabletę jiems reikės nuryti, mano kad tai išvis neįmanoma. O dažnai vaistų negalima sukramtyti dėl vienos paprastos priežasties: pažeidus piliulės apvalkalą virškinamojo trakto terpė ir veikiantys fermentai vaistus gali inaktyvuoti, degraduoti ir jie nepasieks taikinio biologiškai aktyvioje formoje. Be to, tam tikrais (pvz., vietinės anestezijos) atvejais reikia, kad didesnis vaisto kiekis būtų konkrečioje odos vietoje, o organizme jo būtų mažai. Dažnai būtina, kad organizme būtų pastovi vaisto koncentracija laikui bėgant, o palaikyti pastovią vaisto koncentraciją kraujyje geriamomis piliulėmis yra sunku. Todėl šiuo metu vis dažniau išgirstame apie vaistus, kurie įvedami per odą.

            Vaistų patekimas per odą, lyginant su piliulėmis ar injekcijomis, turi keletą privalumų:

            ♦ vaistai nėra degraduojami skrandyje, virškinimo trakte ar kepenyse;

♦ išvengiama skausmingų injekcijų;

♦ galima pastoviai ar tam tikrais laiko intervalais įvedinėti norimą vaistų kiekį, palaikant pastovią jų koncentraciją kraujyje (tai ypač svarbu vaistams, kurie turi trumpą gyvavimo trukmę organizme);

♦ reikalingos mažesnės vaistų dozės;

♦ lengva nutraukti vaisto įvedimą, pastebėjus jo toksinį poveikį.

            Remiantis šiais privalumais, klinikiniam vaistų pristatymui per odą buvo pritaikyta visa eilė produktų. Šiuo metu pleistrų rinka vien tik Jungtinėse Amerikos Valstijose viršija 3 mlrd. JAV dolerių. JAV Maisto ir Vaistų Ministerija (angl. United States Food and Drug Administration, FDA) patvirtino vaistų sąrašą, kurie yra įvedami per odą. Naudojant pleistrus, per odą įvedami tokie vaistai, kaip klonidinas, estradiolis, fentanilas, lidokainas, nikotinas, nitroglicerinas, skopolaminas, testosteronas ir oksibutininas.

            Dažnai įvedimui per odą naudojami paprasti pleistrai. Tokie pleistrai būna dviejų tipų: rezervuariniai, kuriuose vaistai laikomi ištirpinti skystyje ir matriciniai, kuriuose vaistai imobilizuoti membranos tipo struktūrose. Šalia jų dar mėginama vystyti ir diegti į rinką metodus, kurie palengvintų ir padėtų reguliuoti vaistų patekimą per odą.

            JAV kariuomenė kuria „protingus“ pleistrus, kurie būtų užpildyti vitaminais, mineralais ir kitomis būtinosiomis medžiagomis ir būtų valdomi tiesiogiai palydoviniais signalais arba per laikrodžio dydžio monitorių, kuris tikrintų kiekvieno atskiro kareivio fiziologinę būseną. Jei tai būtų pritaikyta pacientams, būtų galima sukurti individualų kontroliuojamą kiekvieno žmogaus gydimą, kuris būtų paremtas atgaliniu ryšiu su paciento organizmu.

            Vaistų įvedimas per odą, kaip nauja pažangi sritis, kol kas dar yra nepakankamai įvertintas. Šio metodo sėkmę rodo tai, kad dar iki 2004 metų JAV buvo aprobuoti daugiau kaip 35 vaistai įvedami per odą, gydyti tokiom ligoms, kaip hipertenzija, angina, judėjimo sutrikimai, moterų menopauzė, vyrų hipogonadizmas, stiprus skausmas, priklausomybė nuo nikotino, šlapimo nelaikymas, o taip pat vaistai, įvedami per odą, naudojami vietinio skausmo kontrolei bei kontracepcijai. Taip pat yra keletas produktų, esančių vėlyvose bandymų stadijose, kuriuos bus galima naudoti Parkinsono ligos, dėmesio sutrikimų, hiperaktyvumo ir moterų seksualinės disfunkcijos gydymui. Be kitų yra ir nemažai odos ligų, kurioms gydyti būtų galima vaistus įvesti per odą: egzema, psoriazė, ichtiozė ir odos vėžiai. Pavyzdžiui, vien Jungtinėje Karalystėje yra 44 tūkstančiai odos karcinomos atvejų per metus, iš kurių 2 tūkstančiai baigiasi mirtimi.

Vaistų patekimą per odą labiausiai riboja tokios odos barjerinės savybės, kaip mažas pralaidumas bei lipofilinė prigimtis. Vaistai, kurie buvo sėkmingai pritaikyti pernašoje per odą, pasižymi trimis savybėmis:

                        ♦ tirpūs lipiduose;

♦ turi nedidelę molekulinę masę (< 500 Da);

♦ efektyvūs mažomis dozėmis.

            Nors baltymai ir kiti makromolekuliniai vaistai dažnai yra efektyvūs mažomis dozėmis, tačiau jų molekulinė masė daug didesnė negu 500 Da ir tirpumas lipiduose labai mažas, todėl jų absorbcija  per odą vyksta labai lėtai.

            Transporto per odą padidinimui yra naudojama visa eilė priemonių ir metodų (1 pav.):

      Cheminiai sustiprintojai: medžiagos didinančios vaistų tirpumą lipiduose ir/arba vaistų difuziją į odą;

      Liposomos: sferinės lipidinio bisluoksnio membranos, supančios vandeninėje terpėje esančius vaistus;

      Mechaniniai modifikatoriai: mikroadatėlės, naudojamos mechaniškai formuoti vaistams laidžias poras;

      Jonoforezė: įelektrinti junginiai juda elektriniame lauke dėl elektroforezės ir/arba elektroosmoso;

      Elektroporacija: odą paveikus trumpu stipraus elektrinio lauko impulsu, padidėja jos pralaidumas;

      Ultragarsas: odą paveikus didelio intensyvumo ultragarsu, susiformuoja laidūs kanalai.

 

1 pav. Vaistų įvedimo per odą metodai

 

 

I. Žinduolių odos sandara

 

            Oda dengia kūną, saugodama po ja esančius darinius nuo fizinių traumų, mikrobinio užkrėtimo, terminių veiksnių, vandens netekimo ir kito žalingo aplinkos poveikio. Tačiau oda taip pat neleidžia iš aplinkos į organizmą patekti vaistinėms medžiagoms.

            Žinduolių oda sudaryta iš dviejų sluoksnių – epidermio (lot. epidermis) ir tikrosios odos, kuri dar vadinama derma (lot. dermis s. cutis). Po tikrąja oda yra riebalinio audinio sluoksnis vadinamas poodžiu, arba hipoderma.

            Viršutinis epidermio sluoksnis yra vadinamas raginiu sluoksniu (lot. stratum corneum, SC). Tai negyva audinio dalis, kuri yra pirmasis ir ypatingai efektyvus pernašos per odą barjeras. Ši stratum corneum savybė buvo aiškiai pademonstruota kuomet nuo odos pašalinus raginį sluoksnį stipriai padidėjo vandens netekimas per odą. Po raginiu sluoksniu yra kiti epidermio sluoksniai (~100 µm storio), sudaryti iš gyvų ląstelių, tačiau nervų ir kraujagyslių čia nėra. Tai skaidrusis (lot. stratum lucidum), grūdėtasis (lot. stratum granulosum), dygliuotasis (lot. stratum spinosum), ir pamatinis (lot. stratum basale) sluoksniai. Dar giliau yra tikroji oda, kuri aprūpinta kraujagyslėmis ir nervais. Daugelis vaistų per gilesnius odos sluoksnius difunduoja lengvai, tačiau viršutinį raginį sluoksnį jie kerta labai lėtai.

            Raginis sluoksnis yra apie 10-20 µm storio. Jį sudaro nuo 3 iki 50 plokščių kietų negyvų ląstelių (keratinocitų) eilių. Keratinocitai  yra  užpildyti  bet  kaip  išsidėsčiusiomis  raginės  medžiagos  α-keratino skaidulomis, kurios yra nelaidžios vandeniui. Šias ląsteles supa 5-6 lipidų bisluoksnių membranos, kurios savo sudėtyje daugiausia turi cholesterolio, cholesterolio esterių, riebiųjų rūgščių ir keramidų. Skirtingai negu ląstelių membranų bisluoksniuose, fosfolipidų čia yra labai mažai.

 

II. Junginių patekimo per stratum corneum būdai

 

            Yra trys būdai kaip molekulės gali kirsti nepažeistos odos viršutinį raginį sluoksnį (2 pav.). Pirmuoju atveju transportas vyksta tiesiai per stratum corneum, kai molekulės turi nuosekliai kirsti keratinocitus ir tarpląstelinius lipidų bisluoksnius. Paprastai šio kelio neįveikia daugelis molekulių, nes reikia kirsti apie 100 tarpląstelinių bisluoksnių, kas energetiniu požiūriu yra labai nepalanku. Antruoju būdu vaistai keliauja tarp bisluoksnių, o ne juos kerta, tad bisluok

 

   
 

2 pav. Molekulių patekimo per raginį sluoksnį (stratum corneum) būdai: keliaujant tarp bisluoksnių (a),  „šunto“ keliu (b), nuosekliai kertant lipidų bisluoksnius (c), pro pažeistą epidermį (d) (Prausnitz ir kt., 2004)

snių skaičius, kuriuos reiktų praeiti, sumažėja. Šiuo keliu greičiausiai keliauja nedidelės molekulinės masės vaistai, sugebantys difunduoti per odą. Trečiuoju būdu, dažnai vadinamu „šunto“ keliu, molekulės keliauja liaukų latakais ir plaukų folikulais, išvengdamos būtinybės kirsti lipidų bisluoksnius. Nors tokie šuntai sudaro mažą odos dalį (~0,1%), šis kelias yra svarbus jonų ir didelių įelektrintų junginių transportui, ypač kai molekulės juda elektroforetiškai, veikiamos elektrinio lauko.

 Ketvirtas būdas vaistams patekti yra pro pažeistą epidermio sluoksnį (2 pav.).

Daugelio vaistų transportas per odą pasyvios difuzijos būdu vyksta per daug lėtai, kad tokį vaistų įvedimo metodą būtų galima taikyti praktikoje. Kadangi raginio sluoksnio lipidai stabdo daugelio junginių pernašą, pastangos padidinti vaistų patekimą per odą yra sutelktos į lipidų bisluoksnio struktūros keitimą, didinant jos pralaidumą. Odos pralaidumas padidinamas naudojant mechaninius, cheminius bei fizikinius metodus

 

 

III. Mechaniniai būdai, didinantys junginių patekimą per odą

 

3.1. Mikroadatėlės

             Raginį epidermio sluoksnį galima kirsti panaudojus adatą vaistams injekuoti. Viena šio būdo atmainų yra mikroadatų įrenginys, kuris įneša vaistus tiesiog po raginio sluoksnio barjeru (3 pav.). Kietos silicio adatėlės (suteptos vaistais) ar tuščiavidurės metalinės adatėlės (pripildytos vaistinio tirpalo) praduria raginį sluoksnį, suformuodamos skylutes, pakankamas vaistų patekimui, tačiau nepažeizdamos audinių ir nervų, esančių gilesniuose odos sluoksniuose. Jaučiamas lyg katės liežuvio ar ryklio odos prisilietimas prie odos.

 

 

3 pav. Mikroadatėlės, naudojamos vaistų pernašos per odos raginį sluoksnį pagerinimui (Gordon ir Peterson, 2003; Praustnitz, 2004)

Eksperimentai in vitro parodė, kad vaistų, didelių makromolekulių ar nanodalelių srautas per odą gali padidėti iki 100 000 kartų. Eksperimentai su gyvūnais patvirtino įvairių junginių, tokių kaip oligonukleotidų, insulino, desmopresino ir žmogaus augimo hormono srauto per odą padidėjimą. Metodą galima taikyti kartu su jonoforeze ar prieš uždedant vaistais suteptą pleistrą.

            Nors mikroadatėlių metodas pirmą kartą buvo pasiūlytas 1976 metais, tačiau technologija, leidžianti praktiškai pagaminti mikronų dydžio adatėles, atsirado tik pastarąjį dešimtmetį. Šiuo metu mikroadatėlės gaminamos iš silicio, metalų ir kitų medžiagų, jų dydis svyruoja nuo šimtų nanometrų iki milimetrų.

 

3.2. Dalelių „patrankos“

            PowderJect sistema (4 pav.), sukurta PowderJect Pharmaceuticals kompanijos, iššauna kietas daleles (20-100 µm) pro raginį sluoksnį į gilesnius odos sluoksnius, naudodama viršgarsinio greičio helio dujų bangą. Patvirtinti šie sistemos privalumai:

 
   
 

4 pav. PowderJect sistema (http//www.chemsoc.org)

♦ neskausminga pernaša – dalelės yra per mažos, kad sužadintų odos skausmo receptorius;

            ♦ didelis efektyvumas ir metodo paprastumas;

            ♦ taikomasi į specifinį audinį, pavyzdžiui vakcina į epidermio ląsteles;

            ♦ ilgalaikis arba greitas atpalaidavimas;

            ♦ tikslus dozavimas;

            ♦ išvengiama didelių adatų naudojimo, kurios dažnam pacientui sukelia stresą;

            ♦ saugumas – išvengiama odos pažeidimų adatomis ir kūno skysčių išsiskyrimo, kas ypač svarbu ŽIV ir hepatito B virusų nešiotojų atveju.

            Vis dėlto susidurta su problemomis dėl mėlynių, bei dalelių atšokimo nuo odos paviršiaus. Norint šį metodą taikyti klinikoje, reikės įrodyti, kad dalelių iššovimas negrįžtamai nepažeidžia odos ir neįneša infekcijos.

            Svarbiausios medžiagos, kurių įvedimas šiuo metodu yra vystomas yra: lignokainas ir levobupivakainas vietinei anestezijai, baltymai (folikulus stimuliuojantis hormonas ir β-interferonas) ir hepatito B viruso DNR bei kitos vakcinos.

            Intraject ir Bioject yra vakcinos „šautuvai“ sukurti įvesti skysčiams per odą, nenaudojant adatų. Keista, kad po plataus panašių įrenginių naudojimo vakcinacijai (pvz., JAV kariuomenei Vietname vakcinuoti), šis vaistų įvedimo metodas kurį laiką nebuvo vystomas.

4.1. Cheminiai sustiprintojai

            Vaistų pernašoje per odą buvo tiriamas įvairių cheminių medžiagų poveikis. Cheminės medžiagos gali sustiprinti vaistų patekimą per odą keliais būdais:

                        ♦ skystinti raginio sluoksnio struktūrą, jį hidratuojant;

                        ♦ didinti vaistų tirpumą;

                        ♦ didinti vaistų difuziją į raginį sluoksnį.

            Odos raginio sluoksnio hidratacija padidina daugelio junginių pernašos per odą greitį. Vanduo, įsiterpdamas tarp lipidinių bisluoksnių, suskystina tankią raginio sluoksnio struktūrą ir palengvina junginių difuziją. Visos priemonės, didinančios odos drėgnumą, pvz., vanduo, dengiamosios plėvelės, hidrofiliniai tepalai, sustiprina vaistų pernašą per odą.

            Daugelis veiksmingų cheminių sustiprintojų ardo raginio sluoksnio lipidų bisluoksnius ir tokiu būdu didina vaistų difuziją per odą. Pavyzdžiais galėtų būti: dimetilo sulfoksidas (DMSO), azonas (1-dodecilazacikloheptan-2-onas), nesočiosios riebalų rūgštys (oleino, linolinė), natrio dodecilo sulfatas. Nors tokie cheminiai sustiprintojai didina junginių pernašą per odą, tačiau tuo pačiu jie sąlygoja odos uždegimus bei gali keisti vaistų stabilumą. Cheminius sustiprintojus naudojant kartu su junginiais, sumažinančiais ar pašalinančiais odos uždegimą, galima tikėtis padaryti juos labiau priimtinus vartojimui.

            Junginių tirpumo padidinimas ypač domina hidrofilinių vaistų, tokių kaip estradiolis, atveju. Šiuo metu dažniausiai naudojami tirpikliai yra etanolis, propilenglikolis ir oleino rūgštis.

            Odos laidumo eksperimentinės reikšmės kai kuriems hidrofiliniams junginiams ne visiškai atitinka pernašą tik per tarpląstelinius lipidų sluoksnius. Buvo iškelta hipotezė, kad egzistuoja papildomi hidrofiliniai keliai, kartais vadinami „vandens poromis“. Fizikinė šių porų prigimtis nėra visiškai aiški, tačiau jos gali būti tam tikru hidrofiliniu raginio sluoksnio domenu. Kiti autoriai teigia, kad hidrofilinių junginių difuzija per plaukų folikulus ir liaukų kanalus galėtų būti ženkli.

            Cheminiai sustiprintojai, nepaisant plačių ikiklinikinių tyrimų, praktiškai dar mažai naudojami vaistų įvedime per odą. Be etanolio, propilenglikolio ir oleino rūgšties, kiti efektyvesni sustiprintojai, kliniškai nėra taikomi, nes kol kas abejojama jų saugumu, be to, bet koks naujų vaistų patvirtimo FDA procesas brangiai kainuoja. Nepaisant to, jog, panaudojus įvairius cheminius priedus, mažų molekulių patekimas per odą žymiai padidėja, baltymų ir kitų makromolekulių patekimui cheminės medžiagos nelabai padeda.

 

4.2. Liposomos

            Vaistų įvilkimas į liposomas buvo tiriamas daugelyje vaistų įvedimo pritaikymų, įskaitant ir patekimą per odą. Liposomos yra sferinės lipidinio bisluoksnio membranos, apsupančios vandeninę terpę. Dabar liposomos yra naudojamos padidinti mažo molekulinio svorio vaistų patekimą per odą kai kuriuose farmaciniuose produktuose. Laboratoriniai tyrimai parodė, kad taip pat jos gali įtakoti ir makromolekulių patekimą per odą.

            Transportą per odą galime laikyti dviejų stadijų procesu: atsiskyrimo ir difuzijos. Liposomos gali būti panaudojamos su lipofiliniais vaistais, kurie lokalizuojasi liposomų lipidų bisluoksnyje, ar su hidrofiliniais vaistais, kurie lokalizuojasi liposomų vidaus vandeninėje terpėje. Liposomų sąveika su raginio sluoksnio lipidais gali padidinti vaistų patekimą į odą. Atskyrimas gali būti sustiprintas liposomomis, kurios odos paviršiuje sukuria didelę vaistų koncentraciją. Liposomų adsorbcija į odos raginio sluoksnio lipidų bisluoksnius ar susiliejimas su jais taip pat galėtų pagreitinti vaistų išsiskyrimą į odą.

            Liposomų vaidmuo vaistų pernašos per raginį sluoksnį procese nėra galutinai aiškus. Daugelis tyrinėtojų sutinka, kad paprastos liposomos neveikia kaip vaistų nešikliai, kertantys raginį sluoksnį sveikų pūslelių pavidale. Padidėjusi vaistų difuzija per raginį sluoksnį galėtų vykti, kai liposominiai lipidai įsistato į jo bisluoksnius, tuo būdu veikdami kaip cheminiai sustiprintojai, pakeičiantys lipidų savybes.

            Keletas autorių pažymi, kad tam tikromis aplinkybėmis liposomos gali kirsti raginį sluoksnį sveikų pūslelių pavidale. Manoma, kad plaukų folikulai kaip tik ir yra tas  kelias, kuriuo sveikos liposomos kerta raginį sluoksnį. Vaistai atpalaiduojami giliai odoje, plaukų folikulų viduje ar šalia jų. Liposomų savybė palyginti lengvai keisti savo formą, turėtų padėti joms gana greitai prasiskverbti per sveiką odą.

            Eksperimentiškai buvo parodyta, kad liposomos padidina mažos molekulinės masės junginių patekimą per odą. Be to, liposomų pagalba galima pasiekti, kad vaistų koncentracija odoje būtų pakankamai didelė, tuo tarpu kai visame organizme jų kiekis bus mažas. Todėl liposomos tapo populiariu vaistų įvedimo metodu dermatologijoje.

            Padidėjęs makromolekulių įsiskverbimas į odą naudojant liposomas buvo stebimas bandymuose su ciklosporinu (1.2 kDa), DNR reparacijos fermentu (16 kDa), γ-interferonu (16-25 kDa, monomerinės formos), α-interferonu (18-20 kDa), melaninu, superoksido dismutaze (33 kDa), monokloniniu antikūnu (~150 kDa) ir DNR (1 kb). Tikėtina, jog pernaša vyko plaukų folikulų viduje. Šiems tyrimams atlikti buvo panaudota gyvūnų oda in vivo, in vitro ar iš audinių kultūros. Kai kurie tyrimai tiesiogiai parodė šių junginių lokalizaciją folikulų viduje. Tačiau kiti tyrinėtojai tai neigia. Taip pat dar nėra tiksliai įrodyta, ar sveikos liposomos gali įsiskverbti giliai į folikulus nesuirdamos. Be to, kai kurių eksperimentų rezultatai rodo, kad padidėjusiam įsiskverbimui į folikulus nebūtina molekules inkapsuliuoti į liposomas, o užtenka užnešti tų molekulių tirpalą.  Todėl manoma, kad sveikos liposomos neperneša vaistų per odą, tačiau suaktyvina transportą kitu mechanizmu.

            Įsiskverbimo į odą palengvinimui buvo sukurtos taip vadinamos ultradeformuojamos liposomos („transferosomos“), gautos, tulžies druskų pridėjus į liposomų bisluoksnius. Panaudojus tokias liposomas buvo parodytas padidėjęs kai kurių nedidelių vaistų transportas, pvz.: lidokaino patekimas vietinės narkozės sustiprinimui. Taip pat bandymuose buvo panaudoti: insulinas (5.8 kDa, monomerinė forma), jaučio serumo albuminas (69 kDa) ir plyšinių jungčių baltymas (> 178 kDa). Parodyta, kad „transferosomos“ keliauja per odą sveikų pūslelių pavidale, bet ne plaukų folikulais, ir vėliau patenka į limfinę sistemą.

 

V. Fizikiniai būdai, didinantys vaistų patekimą per odą

 

5.1. Jonoforezė

            Nuo 1980 metų labai susidomėta elektrinio lauko panaudojimu vaistų pernašoje per odą. Intensyvūs tyrimai in vivo, in vitro parodė, kad jonoforezė gali būti pritaikyta vaistų pernašoje.

            Elektrinio lauko panaudojimas, taikant elektroforezę ir/arba elektroosmozę  gali padidinti įelektrintų ir neįelektrintų vaistų  pernašą per odą. Įelektrinti junginiai elektriniame lauke juda elektroforetiškai greičiu, apspręstu junginio judrumo (priklauso  nuo molekulinės  masės  ir  krūvio  santykio) ir elektrinio lauko stiprumo, esančio aplinkoje (šiuo atveju odoje).

            Teigiamai įelektrintų jonų pernaša per odą vyksta lengviau, nes oda yra įsielektrinusi neigiamai. Jonoforezės metu teigiamų jonų srovė teka nuo anodo link katodo, kas transportui per odą suteikia varomąją jėgą. Panaudojus tinkamą elektrinio lauko orientaciją, šis procesas gali būti pritaikytas neįkrautų junginių pernašos sustiprinimui, nes įkrautos dalelės tempia skystį kartu su neutraliomis molekulėmis (šis reiškinys vedinamas elektroosmoze). Be to, teigiamai įelektrintų vaistų, pernešamų per odą elektroforetiškai, transportą sustiprina elektroosmozė. Tačiau elektroosmozė trukdys elektroforetiniam neigiamai įkrautų vaistų transportui. Buvo sukurti teoriniai modeliai, aprašantys elektroosmozę ir elektroforezę per odą. Kai kurie tyrimai parodė, kad jonoforezės metu jonai kerta raginį sluoksnį vingiuotu keliu tarp ląstelių, o kiti - taip vadinamu šunto keliu.

            Paveikus odą įtampa, didesne nei vienas voltas, jos varža sumažėja. Tipiška jonoforetinė įtampa (< 10V) žmogaus odos varžą sumažina viena ar dviem eilėmis (nuo 100 kΩ/cm2). Panaikinus elektrinį lauką, sumažėjusi odos varža ir padidėjęs odos pralaidumas gali išlikti keletos valandų bėgyje. Tai gali būti paaiškinama nuo įtampos priklausomais odos mikrostruktūros  persitvarkymais.

            Mažų junginių jonoforezė yra intensyvių in vivo ir in vitro tyrimų objektas ir kai ką šioje srityje pavyko pasiekti. Tačiau makromolekulių pernaša per odą jonoforezės būdu nėra tokia sėkminga. Sėkmingi bandymai buvo atlikti panaudojant tų gyvūnų odą, kuri yra pralaidesnė, negu žmogaus oda. Per gyvūnų odą pavyko įvesti šiuos junginius: angiotenziną (1 kDa), arginino vazopresiną (1,1 kDa), desmopresiną (1,1 kDa), liutenizuojantį hormoną atpalaiduojantį hormoną (LHRH, 1,2 kDa), nafareliną (1.3 kDa), kalcitoniną (3,5 kDa), augimo hormono atpalaiduojančius faktorius (3,9 ir 5,0 kDa), karboksiinsuliną (5,2 kDa), insuliną ir jaučio serumo albuminą.

            Kai kurie tyrimai parodė pastebimą mažų makromolekulių tokių, kaip arginino vazopresino (in vitro) ir jo analogų (in vitro), leuprolido (1,2 kDa, in vivo), buserelino (1,2 kDa, in vitro), kalcitonino analogo (~3 kDa, in vivo) pernašą per žmogaus odą. Per žmogaus odą in vitro pavyko įvesti didesnį junginį - citochromą c (12 kDa). Kiti tyrimai parodė, kad leuprolidas, insulinas ir cholecistokino-8 analogas (1,2 kDa) per žmogaus odą buvo pernešti tik tada, kai kartu su jonoforeze buvo naudojamas grynas etanolis.

            Visi šie tyrimai parodė, kad jonoforezė labiausiai gali būti pritaikyta <1 kDa junginių pernašoje per žmogaus odą.

 

5.2. Ultragarsas

            Ultragarsas yra plačiai naudojamas klinikinėje praktikoje. Pristatymu per odą ultragarso pagalba (kartais dar vadinamas sonoforeze ar fonoforeze) yra domimasi daugiau nei 50 metų. Pastarųjų metų tyrimai, demonstruojantys makromolekulių patekimą šiuo būdu, sukėlė naują susidomėjimą.

            Ultragarsas yra slėgio banga, kurios žmogus negirdi (jos dažnis per aukštas - > 16 KHz). Diagnostiniuose instrumentuose naudojamas labai aukšto dažnio (> 1 MHz) ir mažo intensyvumo (< 1W/cm2) ultragarsas, kad nebūtų pažeistas stebimas audinys.

            Ultragarsas, taikomas „terapinėmis“ sąlygomis, kaitina audinį. Atliekant ultragarsinę hipertermiją vėžio chemoterapijoje yra naudojami aukšti dažniai (~ 1 MHz) ir vidutinis intensyvumu (~ 1 W/cm2). Tokios sąlygos suteikia pakankamai energijos audinio sušilimui ir nesukelia jokių kitokių pašalinių efektų, kurie susiję su didesnio intensyvumo ar mažesnio dažnio ultragarso naudojimu. Daugelyje eksperimentų buvo naudojamos būtent tokios FDA patvirtintos sąlygos. Ultragarsas, naudojamas žemesniais dažniais (< 1 MHz) ir didesniais intensyvumais, gali sąlygoti tokius neterminius reiškinius, kaip dujų burbuliukų susidarymą, vadinamą kavitacija. Jos metu susidaro burbuliukai, kurių dydis gali svyruoti ir priklauso nuo naudojamo ultragarso dažnio. Nors šie burbuliukai gali būti trumpalaikiai, jie gali sąlygoti nepageidaujamas pasekmes biologiniam audiniui.

            Ultragarsas mažų vaistų transporto sustiprinimui per odą yra naudojamas nuo 1950 metų. Tyrimų rezultatai parodė padidėjusią hidrokartizono absorbciją, paveikus odą ultragarsu. Kiti tyrimai parodė vietinį anastetikų, antibiotikų, nesteroidinių antiuždegiminių vaistų pristatymą. Daugelis junginių buvo tiriami in vivo ir in vitro laboratorijose, tačiau keletas darbų buvo atlikta ir klinikinėmis sąlygomis. Bendri rezultatai parodė, kad terapinio ultragarso taikymas yra nepavojingas odai.

            Daugelio tyrimų rezultatai parodė, kad ultragarsas, naudojamas terapiniams tikslams, gali žymiai padidinti vaistų patekimą per odą, tačiau kiti tyrimai parodė, kad ultragarsas neturėjo jokios įtakos rezultatams. Šiais išvadas galima paaiškinti tuo, kad tuose tyrimuose, kuriuose nepastebėta jokio sustiprinimo, buvo naudota nedidelės molekulinės masės junginiai (<250 Da). O sustiprinimas užfiksuotas tuose eksperimentuose, kur buvo naudojami didesni junginiai. Mažos molekulės lengvai difunduoja per raginio sluoksnio lipidus, todėl panaudojus ultragarsą, jų transportas nepadidėja. Panaudojus gyvūnų modelius, buvo parodytas sustiprintas lidokaino ir insulino pristatymas. Neseniai buvo atlikti bandymai ir su žmogaus oda in vitro, pernešant per odą insuliną, γ-interferoną ir eritropoetiną (48 kDa).

            Nors ultragarso panaudojimas kituose klinikiniuose pritaikymuose yra saugus, tolimesnių tyrimų eigoje reikėtų ištirti, ar ultragarso panaudojimas vaistų pristatyme per odą nekeičia vaistų stabilumo ir/ar nedaro žalos audiniams.

 

5.3. Elektroporacija

            Nors ląstelių membranų elektroporacija stipriais elektriniais laukais žinoma jau nuo 1970-ųjų metų, tačiau šis reiškinys odos laidumo padidinimui pradėtas naudoti palyginti neseniai. Elektroporacija yra fizikinis metodas, kurio metu ląstelės yra paveikiamos trumpu stipraus elektrinio lauko impulsu. Ląstelių membranos tampa pralaidžios, ir DNR ar kitos makromolekulės gali patekti į ląstelės vidų. Tikslus mechanizmas, kuriuo vyksta elektroporacija, nėra visiškai aiškus, tačiau manoma, kad elektroporacijos metu vyksta tokie procesai:

♦ membranoje susiformuoja nedidelės (~1 nm) trumpalaikės vandeniu užpildytos hidrofilinės poros,

♦ molekulės juda per poras dėl difuzijos ir lokalios elektroforezės ir/arba elektroosmozės,

♦ po impulso poros sumažėja ir, esant tinkamoms sąlygoms, visiškai išnyksta minučių ar valandų bėgyje.

            Pradžioje elektroporacija buvo stebima ląstelių membranose, sudarytose iš vieno fosfolipidų bisluoksnio. Nors odos raginio sluoksnio membranos žymiai skiriasi nuo įprastų ląstelės membranų, elektriniai impulsai odos raginio sluoksnio lipidų bisluoksnius veikia panašiai kaip ir ląstelių membranas. Galimybė elektroporuoti stratum corneum yra ypač svarbi, kadangi šis sluoksnis yra pagrindinis barjeras junginių transportui per odą. Priešingai negu jonoforezėje, kur naudojama žema įtampa (<10 V), elektroporacijos metu naudojami aukštos įtampos impulsai (>50 V), ir ji yra susijusi su odos struktūros pokyčiais.

            Transporto per odą greičius elektroporacijos metu lemia elektrinio poveikio parametrai (amplitudė, trukmė, forma, dažnis), terpių fizikinės-cheminės savybės (pH, jonų sudėtis) ir kiti parametrai. Pagrindinis atliekamų tyrimų tikslas yra maksimaliai padidinti vaistų patekimą ir pritaikyti tai tyrimuose su žmogumi in vivo, nesukeliant skausmo ir nepadarant žalos odai. Paprastai naudojama 50-150 V įtampa, nors tyrimuose in vitro buvo naudojama ir aukštesnė įtampa. Kai kurie eksperimentai parodė, kad keletas žemos įtampos, ilgos trukmės impulsų (pvz., 50 V, 200 ms) gali įvesti vaistus per odą žymiai veiksmingiau, negu naudojant daug aukštos įtampos, neilgos trukmės impulsų (pvz., 100 V, 1 ms). Tačiau, ilgos trukmės impulsai gali sąlygoti lokalų odos įkaitimą, padidėjusį odos jautrumą ir sudirgimą. Odos elektroporacijoje paprastai naudojami eksponentiniai ir/arba stačiakampiai impulsai. Tyrimų rezultatai parodė, kad eksponentiniai impulsai veikia efektyviau negu stačiakampiai, esant tokiai pačiai impulsų energijai. Eksperimentuose, kur elektroporacija buvo naudojamas kartu su ultragarsu, buvo pastebėta, kad odos elektroporacijai užtenka mažesnės įtampos.

            Iki šiol, panaudojus odos elektroporaciją, pavyko per odą įvesti nemažai įvairių molekulių, tokių kaip peptidai ar baltymai, įskaitant dirbtinius junginius ir kai kuriuos bioaktyvius vaistus (pvz.: fentanilas  ir metoprololas). Elektroporacija žymiai padidina liutenizuojantį hormoną atpalaiduojančio hormono (LHRH) srautą per žmogaus odą in vitro. Paveikus vienu elektriniu impulsu prieš pradedant jonoforezę, srautas padidėjo nuo 5 iki 10 kartų.

            Pritaikant elektroporaciją, taip pat atlikti bandymai su ciklosporino A peptidu (molekulinė masė 1203 Da), naudojamu psoriazės gydymui. Taip pat parodyta, jog panaudojus trumpus, aukštos įtampos impulsus galima pasiekti norimą heparino pernašos per žmogaus odą in vitro dydį.

            Elektroporacija buvo sėkmingai pritaikyta 15- ir 24-merinių oligonukleotidų pristatymui per žmogaus odą in vitro. Transportas žymiai padidėjo, kai oda buvo veikiama stipresniais negu 70 V įtampos impulsais, nors įtampai viršijus  110 V, papildomo transporto padidėjimo nepastebėta. Kito eksperimento metu į beplaukių pelių odą elektroporacijos būdu buvo įvesti 15-meriniai fosfodiesterių oligonukleotidai.

            Elektroporacijos technika taip pat gali būti panaudota ir plazmidinės DNR įvedimui į odos ląsteles in vivo. Dviejų superspiralizuotų plazmidžių DNR mišinys buvo įšvirkštas ką tik gimusiems peliukams po oda. Po 10-60 min,  jų odos klostė buvo paveikta dviem aukštos įtampos impulsais. Nuo paveiktos odos buvo pašalintos fibroblastinės ląstelės, ir po 2-3 savaičių kultūroje buvo aptikti transformuotų fibroblastų klonai. Tai parodo, kad elektroporacija galėtų būti pritaikoma ir DNR vakcinacijoje.

            Elektroporacijos eksperimentuose dažniausiai buvo naudojama žmogaus lavono ar nulupta graužikų oda, tačiau keli eksperimentai buvo atlikti su beplauk0ais graužikais in vivo. Klinikinius tyrimus su žmogumi reikia vis dar atlikti ir kai kurie projektai yra jau planuojami.

 

VI. Kombinuoti metodai vaistų įvedimui per odą

 

            Naudojant tik vieną metodą vaistų pernašai per odą padidinti, ne visada pavyksta gauti norimą rezultatą. Problemos gali būti išsprendžiamos ne tik ieškant naujų metodų bet ir panaudojant kelis jau žinomus metodus. Pavyzdžiui, mikroadatėles galima sėkmingai taikyti kartu su jonoforeze ar prieš uždedant vaistais suteptą pleistrą. Panašiai, elektroporacija ar ultragarsas, panaudoti kartu su elektroforeze, smarkiai padidina pastarosios efektyvumą.

            Kaip sėkmingas kombinuoto poveikio pavyzdys, gali būti elektroporacijos panaudojimas vaistų, inkapsuliuotų į pūsleles ar liposomas, įvedimui. Vaistai yra įvelkami į mikronešiklius ir užnešami ant odos (5 pav.). Mikronešikliai dažniausiai migruoja per odos raginį sluoksnį sveikų pūslelių pavidale. Jų turinys yra atpalaiduojamas pradėjus veikti audiniuose esantiems fermentams. Tai gali trukti valandas ir viskas priklauso nuo mikronešiklių struktūros bei dydžio. Panaudojus elektroporaciją, galima pagreitinti junginių, esančių liposomose, įvedimą. Užnešus liposomas ant odos, ant jos uždedami elektrodai. Elektrodai sukuria elektrinį lauką, kurio pagrindinė dedamoji yra orientuota statmenai odos raginiam sluoksniui (5 pav.). Paveikus tam tikros įtampos ir trukmės impulsu, raginio sluoksnio ir mikronešiklio, jeigu tai pūslelė, membranos yra suardomos ir pūslelė susilieja su odos raginio sluoksnio lipidų bisluoksniais (5 pav.). Jeigu pūslelė yra daug didesnė negu susiformavusi pora, ji negali migruoti per raginį sluoksnį, tačiau lieka prikibusi ant stratum corneum paviršiaus. Pūslelės turinys per atsivėrusius raginio sluoksnio kanalus migruoja iki epidermio (5 pav.).

 

5 pav. Kombinuotas metodas vaistų įvedimui per odą (Hofmann ir kt., 1995).

Panaudojus tokį elektroporacijos metodą į žmogaus ir beplaukių pelių odą buvo įvestos iki 45 µm skersmens dalelės. Elektroporacija buvo panaudota ir Lupron Depot (leuprolido acetatas) mikrosferų įvedimui į žmogaus odą, kuri buvo priauginta prie plikos pelės.

            Šiuo metu atliekami in vitro bandymai naujo vaistų įvedimo per odą metodo, kuomet naudojamos magnetinės nanoemulsijos. Tai per odą praeinantis koloidinių nanodalelių derinys su biosuderinamais magnetiniais skysčiais. Šis metodas skirtas fotodinaminei terapijai ir magnetinės hipertermijos procedūroms. Šis derinys veikia sinergistiniu būdu ir padidina auglių pažaidas po minimalių vaistų dozių. Magnetinės nanoemulsijos sukurtos taip, kad veikiant kintančiam magnetiniam laukui lokaliai išsklaido šilumą, sukeliama vietinė hipertermija ir/arba jų poveikis remiasi fotosensibilizacija šviesa, kuomet auglyje lokalizuojami fotosensibilizatoriai, kurie veikiant šviesai (bangos ilgis 600-800 nm) ją absorbuoja, tuomet į auglio audinius išskiriami laisvieji radikalai sukelia negrįžtamą šių audinių destrukciją.

 


Naturales Scientiae Omnibus