Applying a nano-micelle based method for delivering atropine base from a contact lens

De wereld wordt geconfronteerd met een stille epidemie van bijziendheid. Miljoenen mensen, in het bijzonder kinderen, merken dat ze verre objecten niet duidelijk kunnen zien, een conditie die bekend staat als myopie. Hoewel brillen en standaard contactlenzen de wazigheid corrigeren, stoppen ze de groei van het oog niet, wat de kernoorzaak van het probleem is. Om deze groei te stoen, schrijven artsen vaak oogdruppels voor die een medicijn bevatten genaamd atropine. Deze druppels hebben echter een aanzienlijk gebrek: ze spoelen snel weg uit het oog, wat betekent dat het grootste deel van de medicatie nooit zijn doel bereikt en patiënten eraan moeten denken om ze elke dag opnieuw in te druppelen. Onderzoekers zoeken voortdurend naar een betere manier om dit medicijn toe te dienen, in de hoop een methode te vinden die het medicijn stabiel houdt, het langzaam vrijgeeft en lang genoeg in het oog blijft om zijn werk te doen zonder irritatie te veroorzaken.

In een recente studie onderzocht een team wetenschappers aan de University of New South Wales een nieuwe aanpak om dit leveringsprobleem op te lossen. In plaats van te vertrouwen op eenvoudige vloeibare druppels, richtten zij zich op microscopisch kleine structuren die nano-micellen worden genoemd. Stel je een zeepbel voor, maar in plaats van lucht zit er een kern in die olieachtige stoffen kan vasthouden die water normaal gesproken afstoot. De onderzoekers creëerden deze structuren met behulp van een veelvoorkomend, veilig polymeer en vulden ze met atropine in een vorm die niet gemakkelijk oplost in water. Hun doel was om contactlenzen te weken in deze speciale oplossing, waardoor de lenzen als een reservoir kunnen fungeren dat het medicijn vasthoudt en het geleidelijk afgeeft aan het oog gedurende een bepaalde tijd. Ze testten twee verschillende soorten contactlenzen en maten hoe goed de lenzen het medicijn absorbeerden, hoe lang het medicijn houdbaar bleef in de oplossing, en of de resulterende lenzen veilig waren voor de cellen die de oppervlakte van het oog bekleden.

De onderzoekers begonnen door atropinesulfaat, een veelvoorkomende zoutvorm van het medicijn, om te zetten in atropinebase, een versie die beter geschikt is om in de olieachtige kern van hun nano-micellen te verschuilen. Ze mengden dit medicijn met een polymeer genaamd poloxameer 407 in een zoute wateroplossing, waardoor de kleine micellen ontstonden. Ze testten deze mengsels bij twee verschillende zuurgraadniveaus, één licht zuur en één neutraal, om te zien welke omgeving het medicijn het langst stabiel hield. Na de mengsels een heel jaar op kamertemperatuur te hebben laten staan, vonden ze een duidelijk verschil. Het mengsel dat op het licht zure niveau werd gehouden, behield bijna 8racent 88 procent van het oorspronkelijke medicijn, terwijl het neutrale mengsel meer dan de helft van zijn medicijn verloor door degradatie. Dit suggereerde dat het licht zuur houden van de oplossing cruciaal was voor het behoud van het medicijn over een langere periode.

Vervolgens nam het team twee populaire merken contactlenzen, één gemaakt van een materiaal genaamd etafilcon A en een andere van omafilcon A, en week deze een dag lang in deze met medicijn gevulde miceloplossingen. Ze wilden zien of de lenzen als sponsjes konden fungeren, door het medicijn uit de oplossing te trekken en het binnen hun vezels vast te houden. De lenzen absorbeerden het medicijn succesvol, waarbij sommige tot wel 7,3 microgram opnamen. Wanneer de onderzoekers de geladen lenzen in een verse oplossing plaatsten om de omgeving van het oog na te bootsen, begonnen de lenzen het medicijn vrij te geven. De afgifte was geen plotselinge uitbarsting, maar een gestage stroom. Voor de lenzen die geweekt waren in de meest stabiele, zure oplossing, werd ongeveer 81 procent van het medicijn vrijgegeven binnen vier uur. Deze langzame, gecontroleerde afgifte is precies wat nodig is om het oog te behandelen zonder dat de patiënt de druppels constant opnieuw moet toedienen.

De studie keek ook naar de vraag of deze met medicijnen geladen lenzen de delicate cellen op het oppervlak van het oog schade zouden toebrengen. De onderzoekers kweekten menselijke hoornvliescellen in een schaal en stelden deze bloot aan de vloeistof die in contact was geweest met de geladen lenzen. De meeste formuleringen waren veilig, waarbij de cellen met hoge percentages overleefden. Echter, één specifieke formulering, die de hoogste stabiliteit van het medicijn had, veroorzaakte een lichte daling in de celoverleving naar 68 procent. Hoewel dit net onder de veiligheidsdrempel lag die gewoonlijk vereist is voor medische hulpmiddelen, was het dichtbij genoeg om te suggereren dat het materiaal zelf niet giftig is, maar dat de hoeveelheid medicijn of de specifieke mengeling mogelijk verfijning behoeft. De lenzen zelf veranderden hun fysieke eigenschappen niet; ze bleven helder en bevatten dezelfde hoeveelheid water als gewone lenzen, wat betekent dat ze voor de drager waarschijnlijk hetzelfde zullen aanvoelen en ogen.

De bevindingen wijzen op een veelbelovend pad voor de behandeling van bijziendheid. De studie heeft aangetoond dat het mogelijk is om contactlenzen te laden met een stabiele vorm van atropine met behulp van nano-micellen, en dat deze lenzen het medicijn op een gecontroleerde manier kunnen afgeven. De licht zure oplossing bleek de beste omgeving te zijn om het medicijn gedurende een jaar te beschermen tegen afbraak. Hoewel de lenzen een groot potentieel toonden voor de toediening van het medicijn, merkten de onderzoekers op dat de hoeveelheid medicijn die werd vrijgegeven hoger was dan wat gewoonlijk door standaard oogdruppels wordt toegediend, wat suggereert dat toekomstige versies mogelijk minder medicijn moeten bevatten om bijwerkingen zoals verwijde pupillen te voorkomen. Het werk benadrukte ook dat hoewel het medicijn stabiel bleef in de fles, de lenzen zelf niet zijn getest op langetermijnstabiliteit na het weken, een stap die noodzakelijk zal zijn voordat deze technologie op mensen getest kan worden.

Uiteindelijk biedt dit onderzoek een concrete stap naar een effectievere manier om myopie te beheersen. Door de stabiliteit van nano-micellen te combineren met het gemak van contactlenzen, heeft het team een systeem gecreëerd dat het medicijn beschermt tegen afbraak en het langzaam aan het oog afgeeft. De studie bevestigt dat de lenzen het medicijn kunnen vasthouden, het gedurende enkele uren kunnen vrijgeven en grotendeels veilig zijn voor oogcellen. Echter, de weg van het laboratorium naar de kliniek is nog niet voltooid. De onderzoekers benadrukken dat verdere arbeid nodig is om de exacte hoeveelheid medicijn te optimaliseren, te garanderen dat de lenzen veilig blijven bij langdurig dragen, en te verifiëren of het medicijn daadwerkelijk de achterkant van het oog bereikt waar het nodig is om de groei van het oog te stoppen. Tot die tijd vormt deze nano-micel aanpak een overtuigend bewijs van concept dat op een dag de dagelijkse strijd met oogdruppels zou kunnen vervangen door een eenvoudige, effectieve lens.