Los investigadores desarrollan el nuevo método que puede apuntar lanzamiento de la droga al pulmón

Los investigadores de Columbia que dirigían y el centro médico de la Universidad de Columbia (CUMC) han desarrollado un nuevo método que puede apuntar lanzamiento de volúmenes muy pequeños de drogas en el pulmón. Su aproximación, en la cual los microlitros de líquido que contienen una droga se inculcan en el pulmón, distribuida como una película fina en la región predeterminada de la aerovía del pulmón, y absorbido localmente, puede ofrecer un tratamiento mucho más efectivo de la enfermedad pulmonar. El trabajo fue publicado en la edición temprana del 31 de agosto en línea de procedimientos de la National Academy of Sciences (PNAS).

Los pulmones son susceptibles a muchas enfermedades, incluyendo fibrosis quística, la bronconeumonía, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica, y el cáncer de pulmón, que son tratadas actualmente por el uso sistémico de drogas, por la admisión oral, o la inhalación del aerosol. Para lograr niveles terapéuticos en el sitio patológico, los médicos necesitan entregar una gran cantidad de la droga que puede causar efectos nocivos a otros órganos en la carrocería. Las enfermedades pulmonares se podrían tratar más efectivo si la droga de la opción se podría entregar localmente al sitio patológico en el pulmón, en la dosis exacta necesaria para el tratamiento.

“Prevemos que nuestra aproximación líquida de la instilación del micro-volumen habilitará concentraciones fiables de la droga en el sitio del objetivo, reduciendo la cantidad de droga requerida para el tratamiento efectivo de la enfermedad con efectos secundarios importante reducidos,” decimos Gordana Vunjak-Novakovic, el profesor del asiento de Mikati de la ingeniería biomédica y al profesor de las ciencias médicas (en remedio), que vigilaron el trabajo en su laboratorio para las células madres y la ingeniería del tejido.

El reto principal para las personas era la complejidad enorme de la estructura del pulmón que provee de la función vital de la cantina del dióxido del oxígeno y de carbono la sangre. La configuración del tejido y el flujo de aire cambian dramáticamente a lo largo de las 24 generaciones de la aerovía del pulmón, del bronquio grande hacia abajo a los alvéolos. Jinho Kim, becario postdoctoral en el laboratorio de Vunjak-Novakovic y el autor importante del estudio, observado que la distancia un enchufe líquido viaja antes de ser absorbida como película líquida puede ser variado cambiando el volumen del enchufe y el régimen de la ventilación. Estudiando líquido enchufa los tubos de cristal simples, él desarrolló un modelo matemático que describe proceso de transporte líquido en cada generación del árbol de la aerovía. El modelo fue utilizado para determinar el volumen líquido del enchufe y los parámetros de la ventilación programada para el lanzamiento en una región específica del pulmón. Las predicciones modelo fueron confirmadas demostrando la deposición líquida apuntada de la película en pulmones ventilados, usando tres diversas modalidades de la proyección de imagen.

La “instilación líquida se ha utilizado para ofrecer el tensioactivador del pulmón a los pulmones enteros en los niños prematuros que no pueden producir suficiente tensioactivador para respirar normalmente,” Kim observa. “Aunque la instilación líquida tiene gran potencial terapéutico, sus usos han sido inexplorados, en gran parte debido a la comprensión limitada del transporte líquido en las aerovías del pulmón. Somos muy emocionados sobre las implicaciones de nuestro trabajo.”

El proyecto ha sido altamente colaborativo, dice a Vunjak-Novakovic, cuyas personas incluyeron tres ingenieros biomédicos, un cirujano del trasplante del pulmón, y a un pulmonologist: “Este estudio es verdad emblemático de cómo la investigación biomédica conducto en la Universidad de Columbia.”

Kim ideó la aproximación para el lanzamiento apuntado de micro-volúmenes de drogas, convertido la teoría necesaria, y conducto los experimentos que soportaban con Juan O'Neill, estudiante del doctorado de la ingeniería biomédica. En CUMC, profesor Matt Bacchetta, el departamento de la cirugía torácica, y el profesor adjunto Valerio Dorrello, departamento de la pediatría y del cuidado crítico, ayudado para definir los parámetros clínico relevantes para el lanzamiento de la droga, y para optimizar la ventilación y la perfusión del pulmón. Los investigadores proyectan al lado de demuestran el tratamiento de las enfermedades pulmonares tales como fibrosis quística y las infecciones de la aerovía entregando las drogas pulmonares usando su instilación líquida se acercan.

“Las oportunidades nos fascinamos que las aproximaciones de la bioingeniería ofrecen más efectivo a la enfermedad pulmonar de la invitación,” Vunjak-Novakovic agregamos. “El pulmón es un órgano enorme complejo que tiene mil millones de células dentro de un tejido jerárquico ordenado que no se pueda construir a partir de cero. Hace cuatro años, comenzamos la investigación de la regeneración del pulmón usando las células madres y los métodos de la bioingeniería. Y continuamos trabajar con nuestros colegas clínicos para desarrollar las nuevas aproximaciones del tratamiento para tratar enfermedad pulmonar.”

Source:

Columbia University School of Engineering and Applied Science