„Aktive Tröpfchen“ für präzise Dosierung von Medikamenten

Forscher der Technischen Universität München haben aktive Tröpfchen entwickelt, die aus einer Mischung aus Öltröpfchen und Hydrogel bestehen. Diese können medizinische Wirkstoffe nicht nur präzise dosieren, sondern auch kontinuierlich über Zeiträume von bis zu mehreren Tagen verabreichen. Die Medikamente in den Tröpfchen werden mit konstanter Geschwindigkeit freigesetzt. Dadurch verringert sich das Risiko einer Über- oder Unterdosierung.

Aktive Tröpfchen für Infusionen

Eigentlich studierte Professor Job Boekhoven die Ursprünge des Lebens. Zusammen mit seinem Team wollte der Chemiker verstehen, wie es Molekülen im Urozean gelang, die Vorläufer des ersten Lebens zu verbinden und Zellen zu bilden. Er sagt, dass sein Team mit Öltropfen in der Forschungsarbeit experimentiert hat. Dabei waren die Forscher vor allem an Mechanismen interessiert, die Moleküle vor dem Abbau schützen. Darüber hinaus haben sie entdeckt, dass instabile Moleküle, die Öltröpfchen bilden, viel länger als Moleküle überleben, die keine Tröpfchen bilden können. In gewissem Sinne schützen die Tröpfchen somit die Moleküle im Inneren.

Das ölige Schutzschild ist jedoch nicht ganz undurchlässig und einige der Ölmoleküle reagieren mit dem umgebenden Wasser. Diese Hydrolyse bewirkt, dass die Tröpfchen langsam, aber kontinuierlich an Masse verlieren und schrumpfen, bis sie schließlich verschwinden. "Der ständige Zerfall dieser 'aktiven Tröpfchen' führte uns zu der Idee, sie zur Dosierung von Medikamenten zu verwenden", erinnert sich Boekhoven.

Pharmakologen haben lange nach Methoden gesucht, um Wirkstoffe mit einer konstanten Geschwindigkeit zu verabreichen. Die Inhaltsstoffe von Salben oder Tabletten werden normalerweise schnell freigesetzt, was das Risiko einer Überdosierung erhöht. Darüber hinaus verkürzt die schnelle Freisetzung die Dauer des beabsichtigten Effekts. Verfahren zur Freisetzung von Arzneimitteln über längere Zeiträume mit konstanter Geschwindigkeit sind selten und oft kompliziert herzustellen.

Die Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Tröpfchen das Medikament kontinuierlich freisetzen, während sie immer kleiner werden. Daraus folgt, dass die Rate der Freisetzung von Arzneimitteln über den gesamten Zeitraum konstant bleibt. Somit erklärt Boekhoven den Prozess der möglichen Verabreichung von Medikamenten. Er fügt hinzu, dass die Stärke dieses Ansatzes in seiner Einfachheit liegt. Man benötige nur drei Komponenten: Tröpfchen aus einem hydrolysierbaren Öl, ein Medikament, das sich im Öl verteilt, sowie ein therapeutisches Hydrogel, das die Position der Tröpfchen stabilisiert, so der Professor.

Viele Anwendungsbereiche

Mit der neuen Öl-Hydrogel-Mischung können Wirkstoffe nicht nur kontinuierlich, sondern auch mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit verabreicht werden. Die Tröpfchen können mit größeren oder kleineren Dosen von Wirkstoffen beladen werden. Diese werden freigesetzt, sobald die Öltröpfchen mit dem Wasser in Blut oder Gewebe in Kontakt kommen. Die Hydrolyse verläuft mit konstanter Geschwindigkeit, bis sich die Tröpfchen vollständig aufgelöst haben.

Aktive Tröpfchen haben viele potenzielle Anwendungsbereiche. Sie könnten beispielsweise in Desinfektionsmitteln oder heilungsfördernden Wundsalben eingesetzt werden, um eine eventuelle langsame Heilung zu beschleunigen. Nach der Studie wurde für das Öl-Hydrogel-Material bereits eine Patentanmeldung eingereicht.