dr hab. Jacek Pniewski, prof. UW
Akademickie Centrum Kształcenia Optometrystów
Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski
Specjaliści od wzroku są świadomi, że leki oczne w formie kropli wykazują niską tzw. biodostępność. Oznacza to, że ledwie kilka procent (1–5%) substancji czynnej ma szansę dotrzeć we właściwe miejsce, przenikając przez naturalne bariery tkankowe, głównie rogówkę. Większość leku jest wymywana przez sprawny mechanizm oczyszczania oka, bazujący m.in. na łzach i mruganiu. W rezultacie w trakcie kuracji trzeba przepisywać wysokie dawki leków podawane w krótkich odstępach czasu, a i tak spora ich część jest absorbowana przez inne tkanki, np. w nosogardzieli.
Rozwiązaniem mają być terapeutyczne soczewki kontaktowe, które stopniowo uwalniają leki. Od wielu lat są one przedmiotem zainteresowania naukowców i technologów spodziewających się wysokiej biokompatybilności i wszechstronności zastosowania przy relatywnie niskim koszcie. Niestety, wiele prototypów takich soczewek nie wykazuje odpowiednich własności.
Zbyt szybkie uwalnianie leku
Pierwszym istotnym problemem jest to, że istniejąca faza wodna soczewki kontaktowej jest niewystarczająca do przyjęcia i kontrolowania uwalniania wymaganej dawki leku. Na dodatek większość dostępnych na rynku materiałów polimerowych, z których wykonywane są matryce soczewek kontaktowych, nie wykazuje powinowactwa do leków ocznych. Przykładowo, jeśli materiał soczewki zostanie nasączony roztworem leku, cząsteczki tego leku podlegają procesom dyfuzji aż stężenia substancji zarówno w roztworze obciążającym (płyn łzowy), jak i w fazie wodnej hydrożelu osiągną równowagę. To skutkuje zbyt szybkim uwolnieniem leku.
Proponowano różne rozwiązania, jak np.: kopolimeryzację materiału soczewki z odpowiednimi funkcjonalnymi monomerami, włączenie leku do nanonośników (nanometrycznych struktur przenoszących substancje czynne) czy zastosowanie specyficznych barier dyfuzyjnych1.
Łatwo można się domyślić, że tego typu bardzo zaawansowane wynalazki znacznie podnoszą cenę końcowego wyrobu i czas jego opracowania. Dla przykładu, dopiero dwa lata temu, w 2021 r., firma Johnson & Johnson Vision uzyskała w Japonii zgodę na soczewki ACUVUE Theravision z ketotifenem, które łagodzą swędzenie oczu spowodowane reakcją alergiczną.
Wymagania in vitro kontra in vivo
Drugi problem jest znacznie głębszy: realna szybkość uwalniania leku przez dłuższy czas u danej osoby jest nieznana i nie może być bezpośrednio ekstrapolowana z wcześniejszych danych, dotyczących na przykład kropli do oczu. Także powiązanie profilu uwalniania in vitro z profilem in vivo jest bardzo złożone i w dużej mierze niezbadane2. Co ciekawe, można w pewnym stopniu przewidzieć wymagania in vivo dotyczące dynamiki uwalniania leku na podstawie zapotrzebowania farmakologicznego na lek oraz klirensu farmakokinetycznego. To jednak za mało, żeby mieć pewność co do działania soczewki kontaktowej, a w przypadku wielu leków precyzyjne dawkowanie stanowi o skuteczności farmakoterapii. Nie można założyć soczewki kontaktowej na oko i po prostu obserwować, czekając, co się stanie.
Nośniki leków
Nie dziwi zatem, że znaczna część badań soczewek dystrybuujących leki została poświęcona strategiom kontroli ich uwalniani. Są to m.in.: konwencjonalne namaczanie, nadruk molekularny, nanocząstki polimerowe załadowane lekiem, folie na bazie kwasu polimlekowego bądź poliglikolowego (PLGA), żele jonowe lub ligandowe, płyny nadkrytyczne itp.
Sporą wadą wielu pomysłów jest zmiana istotnych parametrów soczewek kontaktowych, ważnych dla ich podstawowej funkcji optycznej, a także zmniejszenie komfortu użytkowania. Zmianie mogą ulec np.: przezroczystość (selektywnie), czyli w konsekwencji barwa soczewki, wymiary geometryczne (z uwagi na działanie sił międzycząsteczkowych), kąt zwilżania i współczynnik tarcia.
Ciekawą koncepcją jest wykorzystanie nanocząstek jako nośników leków. I to nie byle jakich cząstek, a bardzo precyzyjnie zaprojektowanych dwu- lub trójwymiarowych struktur, których zadaniem jest głównie minimalizacja zjawiska dyfuzji.
Same ich nazwy są intrygujące, np.: niosomy (pęcherzyki zbudowane z niejonowych substancji powierzchniowo czynnych), dendrymery (organiczne związki chemiczne o regularnej, rozgałęzionej budowie, zbudowane z przyłączanych sekwencyjnie merów wielofunkcyjnych, przypominające strukturą fraktale, czyli figury samopodobne), liposomy (fosfolipidowe struktury w formie pęcherzyków), kubosomy (regularne nanokostki poprzecinane siecią kanalików), micele (grupy cząsteczek surfaktantu albo jonów w roztworze, zorganizowane w kulistą formę), czy nanowafle (prawie płaskie regularne sieci zawierające miejsca na substancję czynną)
Całość artykułu w e-wydaniu https://feniksmedia.pl/publikacje/Optyk_Polski/76/56/
