Die gezielte Arzneimittelabgabe an die Haut war seit langem ein Ziel der Dermatologie, doch das Stratum corneum — die oberste Hautschicht — wirkt als hartnäckige Barriere, die die meisten topisch angewandten Medikamente blockiert. Patienten mit Erkrankungen wie Psoriasis, Ekzem und Vitiligo, die sich über große Hautflächen ausbreiten, nehmen Medikamente oft oral oder per Injektion ein, wodurch der gesamte Körper Nebenwirkungen ausgesetzt ist.
Forscher am Georgia Institute of Technology unter der Leitung von Mark Prausnitz haben nun abbaubare STAR-Partikel entwickelt, die diese Barriere überwinden. STAR steht für "skin-targeting abrasive rosette" — mikroskopisch kleine sternförmige Polymerpartikel mit scharfen Mikronadel-Spitzen, die beim Aufreiben als Gel oder Creme schmerzlos die Haut durchstechen.
So funktionieren STAR-Partikel
Das Team stellte STAR-Partikel aus drei abbaubaren Polymeren her: wasserlöslichem Polyvinylalkohol (PVA), enzymatisch abbaubarem Celluloseacetat (CA) und hydrolysierbarem Polymilchsäure (PLA). Mit Femtosekunden-Laser-Mikrobearbeitung schnitten sie sternförmige Strukturen mit konischen Profilen und definierten Mikronadel-Spitzen.
Beim Aufreiben auf Schweinehautproben für nur 10 bis 30 Sekunden erzeugten die Partikel Mikroporen im Stratum corneum und steigerten die Arzneimittelaufnahme drastisch:
- Tacrolimus (bei entzündlichen Hauterkrankungen): Die Abgabe erhöhte sich um das 1,7-fache nach 10 Sekunden und 3,2-fache nach 30 Sekunden mit PVA-Partikeln. - Methotrexat (bei Psoriasis, normalerweise nicht topisch abgebbar): Die Abgabe sprang auf das 5,4-fache nach 10 Sekunden und 25,2-fache nach 30 Sekunden mit CA-Partikeln. - Kupfertripeptid-1 (Anti-Aging und Wundheilung): Die Abgabe stieg auf das 12,1-fache nach 10 Sekunden und 37-fache nach 30 Sekunden mit PLA-Partikeln.
Vom Labor zur Klinik
Das abbaubare Design löst Umwelt- und Sicherheitsbedenken, die durch frühere Titanoxid-STAR-Partikel des Teams aufgeworfen wurden. PVA-Partikel lösen sich bei Kontakt mit feuchtem Gewebe auf und eliminieren so das Risiko, dass Mikronadeln in den Blutkreislauf gelangen. CA- und PLA-Partikel werden schließlich durch enzymatische Wirkung oder Hydrolyse abgebaut.
Prausnitz sagt, dass die Technologie lizenziert wurde an ein Unternehmen, das sich auf klinische Studien im nächsten Jahr vorbereitet und STAR-Partikel zur siRNA-Abgabe als neuartige Ekzembehandlung einsetzt. "Sehr wenige Medikamente werden effektiv in die Haut aufgenommen", erklärt er. "STAR-Partikel erzeugen schmerzlos Mikroporen in der Haut, die es ermöglichen, dass das Medikament genau dort aufgenommen wird, wo es gebraucht wird."
Die in Advanced Healthcare Materials veröffentlichte Forschung wurde von der National Science Foundation unterstützt. Georgia Tech konzentriert sich auf fortschrittliche Materialien, Fertigungen und Formulierungen für die nächste Generation von STAR-Partikeln.
