문제: 많은 건강 상태에서 환자는 매일 또는 하루 종일 여러 번 정기적인 약물 요법을 고수해야 한다. 여러 약을 복용하는 경우(미국 성인의 24%가 매일 4회 이상의 처방을 받는 경우) 일정이 빠르게 복잡해질 수 있다.

그것은 두통일 뿐만 아니라 환자를 위험에 빠뜨린다. 복용량을 놓치면 건강 문제가 악화될 수 있고 실수로 너무 많이 복용하면 심각한 부작용이 발생할 수 있다.

"이것은 만성 질환 치료에서 큰 문제이다."고 라이스 대학의 생명 공학 조교수 Kevin McHugh는 말했다. "50%의 사람들이 약을 제대로 복용하지 않는 것으로 추정된다."

시간 방출 약물은 환자의 부담을 일부 완화할 수 있다. 예를 들어 하루 분량의 약물을 즉시 방출하는 대신 일주일 분량으로 포장하고 7일 동안 약물을 투여하도록 설계할 수 있다.

기존의 시간 방출 약물의 문제점은 창 초기에 많은 약물이 방출되고 종료 시점에 거의 방출되지 않아 페이로드를 고르지 않게 내리는 경향이 있다는 것이다.

"대부분의 경우 정말 문제가 된다. 첫 번째 복용량으로 독성에 가까워지거나 나중 시점에서 10배 또는 4~5배 적게 투여하는 것이 효과적이기에 충분하지 않기 때문이다."라고 McHugh는 말했다.

새로운 기능 라이스 대학의 McHugh와 그의 동료들은 페이로드가 체내에서 방출되는 시기와 위치를 보다 쉽게 제어할 수 있는 새로운 시간 방출 약물 전달 기술을 설계했다.

그들은 그것을 PULSED("입자 균일하게 액화 및 밀봉하여 약물 캡슐화"를 의미함)라고 부르며, 생분해성 및 생체 적합성(신체에 해롭지 않음을 의미)인 폴리머 PLGA로 만든 작은 원통형 미세 입자로 시작한다.

미립자는 약물로 채워지고 약간의 열을 가하여 밀봉된 다음 표준 피하 주사바늘로 환자에게 주입될 수 있다.

표준 현미경 슬라이드에 유색 염료가 채워진 나노입자 그룹. 이미지출처: 타일러 그래프 / 라이스 대학교

라이스 팀은 폴리머를 만드는 방법을 조정함으로써 미립자가 얼마나 빨리 용해되고 약물을 방출하는지 제어할 수 있음을 발견했다. 일부 제형은 10일 만에 용해되고 다른 제형은 5주 동안 지속되었다.

즉, 다른 속도로 용해되는 미세 입자의 혼합을 포함하는 것만으로도 약물이 매우 오랜 기간에 걸쳐 체내에서 방출될 때 제약 회사가 공간을 확보할 수 있다.

시간 방출 약물 전달을 위해 PLGA 입자를 탐색한 것은 이번이 처음은 아니지만 이전 밀봉 방법은 비현실적으로 비쌌다. 라이스대학 팀의 밀봉 프로세스는 빠르고 쉬우므로 새로운 약물 전달 기술을 확장하는 데 도움이 된다.

새로운 미립자는 표준 피하 주사바늘 입구에 들어갈 수 있다. 이미지출처:Brandon Martin / 라이스 대학교

전망: 라이스대학 팀은 아직 새로운 약물 전달 기술에 대한 시간 제한을 결정하지 않았다. 그러나 이전 연구에서는 PLGA 마이크로입자가 주입 후 최대 6개월까지 약물을 방출하도록 설계될 수 있어 수많은 잠재적 응용 분야의 문을 열 수 있다는 사실을 발견했다.

다중 용량 백신은 대신 단일 주사로 전달될 수 있다. 미립자를 적절하게 혼합하면 의사에게 다시 방문하지 않고도 몇 주 또는 몇 달 후에 "두 번째 용량"이 즉시 용해될 수 있다.

타일러 그라프(Tyler Graf) 연구원은 또한 노인의 심각한 시력 상실의 가장 흔한 원인인 습성 연령 관련 황반변성(AMD)에 대한 치료를 개선할 수 있다고 믿고 있다.

"우리가 하고 싶은 응용 프로그램 중 하나는 이러한 미세 입자의 다른 집단을 눈에 주입하여 임상 투여 일정을 모방할 수 있도록 하는 것이다."라고 Graf는 "그래서 매달 주사를 맞는 대신 3개월 또는 6개월마다 주사를 맞을 수 있다."라고 말했다.

새로운 약물 전달 기술은 암 치료를 개선할 수도 있다. 연구팀은 연구를 위해 다양한 크기의 미세입자를 만들었고, 의사가 가장 큰 입자에 화학요법제를 적재한 다음 종양 부위에 주입하면 표적 치료를 전달할 수 있다.

McHugh는 "우리의 미립자는 당신이 두는 곳에 머무를 것이다."라고 말했다. "이 아이디어는 화학 요법을 보다 효과적으로 만들고 필요한 곳에 정확히 약물을 장기간 집중적으로 투여하여 부작용을 줄이는 것이다."