Les chercheurs développent la méthode neuve qui peut viser la distribution de médicament au poumon

Les chercheurs du bureau d'études de Colombie et du centre médical d'Université de Columbia (CUMC) ont développé une méthode neuve qui peut viser la distribution des volumes de médicaments très petits dans le poumon. Leur approche, dans laquelle des microlitres de liquide contenant un médicament sont inculqués dans le poumon, distribués sous forme d'un film mince dans la région prédéterminée de la voie aérienne de poumon, et localement absorbés, peut fournir beaucoup plus de traitement efficace d'affection pulmonaire. Le travail était publié dans l'édition tôt du 31 août en ligne des démarches de l'académie nationale des sciences (PNAS).

Les poumons sont susceptibles de beaucoup de maladies, y compris la mucoviscidose, la bronchopneumonie, la bronchopneumopathie chronique obstructive, et le cancer de poumon, qui sont actuel traitées par l'application systémique des médicaments, par l'admission orale, ou l'inhalation d'aérosol. Afin de réaliser les niveaux thérapeutiques au site pathologique, les médecins doivent livrer un grand nombre de médicament qui peut entraîner des effets inverses à d'autres organes dans le fuselage. Des affections pulmonaires pourraient plus effectivement être traitées si le médicament de choix pourrait être livré localement au site pathologique dans le poumon, à la dose exacte requise pour la demande de règlement.

« Nous envisageons que notre approche liquide d'instillation de micro-volume activera des concentrations prévisibles en médicament au site d'objectif, réduisant la quantité de médicament requise pour la demande de règlement efficace de la maladie avec des effets secondaires sensiblement réduits, » dit Gordana Vunjak-Novakovic, le professeur de fondation de Mikati du génie biomédical et le professeur des sciences médicales (en médicament), qui ont dirigé le travail dans son laboratoire pour des cellules souche et le bureau d'études de tissu.

Le défi principal pour l'équipe était l'énorme complexité de la structure de poumon qui fournit au fonctionnement indispensable de l'échange de l'oxygène et de dioxyde de carbone le sang. L'architecture de tissu et le flux d'air changent spectaculaire le long des 24 rétablissements de la voie aérienne de poumon, de la grande bronche vers le bas en les alvéoles. Jinho Kim, un boursier post-doctoral dans le laboratoire de Vunjak-Novakovic et l'auteur important de l'étude, rendu compte que la distance une fiche liquide se déplace avant d'être absorbée en tant que film liquide peut être varié en changeant le volume de fiche et le régime de la ventilation. Par l'étude liquide branche les tubes de verre simples, il a développé un modèle mathématique décrivant le procédé de transport liquide dans chaque rétablissement de l'arbre de voie aérienne. Le modèle a été employé pour déterminer le volume liquide de fiche et les paramètres de la ventilation programmée pour la distribution dans une région spécifique du poumon. Les prévisions modèles ont été confirmées en expliquant le dépôt liquide visé de film dans des poumons aérés, utilisant trois modalités d'imagerie différentes.

« L'instillation liquide a été employée pour fournir le surfactant de poumon aux poumons entiers dans les prématurés qui ne peuvent pas produire assez de surfactant pour respirer normalement, » Kim observe. « Bien que l'instillation liquide a la possibilité thérapeutique grande, ses applications ont été encore inconnues, en grande partie à cause de la compréhension limitée du transport liquide dans les voies aériennes de poumon. Nous sommes très enthousiastes au sujet des implications de notre travail. »

Le projet a été hautement de collaboration, dit Vunjak-Novakovic, dont l'équipe a inclus trois techniciens biomédicaux, un chirurgien de greffe de poumon, et un pulmonologue : « Cette étude est vraiment emblématique de la façon dont la recherche biomédicale est conduite à l'Université de Columbia. »

Kim a conçu l'approche pour la distribution visée des micro-volumes de médicaments, développé la théorie nécessaire, et conduit les expériences de support avec John O'Neill, un stagiaire du génie biomédical PhD. À CUMC, professeur Matt Bacchetta, Service de Chirurgie Thoracique, et professeur adjoint Valerio Dorrello, service de pédiatrie et soins critiques, aidés à définir les paramètres cliniquement appropriés pour la distribution de médicament, et à optimiser la ventilation et la perfusion de poumon. Les chercheurs planification à côté de expliquent la demande de règlement des affections pulmonaires telles que la mucoviscidose et les infections de voie aérienne en livrant les médicaments pulmonaires utilisant leur instillation liquide s'approchent.

« Nous sommes fascinés par les opportunités que les approches de bio-ingénierie offrent plus effectivement à l'affection pulmonaire de festin, » Vunjak-Novakovic ajoute. « Le poumon est un organe énormement complexe qui a des milliards de cellules dans un tissu hiérarchiquement dispensé qui ne peut pas être établi à partir de zéro. Il y a quatre ans, nous avons commencé la recherche de la régénération de poumon suivre des cellules souche et des méthodes de bio-ingénierie. Et nous continuons à travailler avec nos collègues cliniques pour développer des approches neuves de demande de règlement pour traiter l'affection pulmonaire. »

Source:

Columbia University School of Engineering and Applied Science