درمان های آنتی بادی برای سرطان و سایر بیماری ها معمولاً به دلیل حجم زیاد مورد نیاز در هر دوز، به صورت داخل وریدی تجویز می شوند. این بدان معناست که بیمار باید برای هر درمان به بیمارستان برود و ممکن است ساعتها را در آنجا برای دریافت انفوزیون بگذراند.
مهندسان MIT اکنون گام بزرگی در جهت فرمولاسیون مجدد آنتی بادی ها برداشته اند تا بتوان آنها را با استفاده از یک سرنگ استاندارد تزریق کرد. محققان راهی برای ایجاد ذرات جامد متشکل از آنتی بادی های بسیار غلیظ معلق در یک محلول یافته اند. این ذرات به اندازه کافی آنتی بادی را حمل می کنند که تنها حدود ۲ میلی لیتر محلول در هر دوز مورد نیاز است.
این پیشرفت میتواند دریافت آنتیبادی درمانی را برای بیماران بسیار آسانتر کند و درمان را برای بیمارانی که برای رفتن به بیمارستان مشکل دارند، از جمله افراد مسن، قابل دسترستر کند.
تالیا ژنگ، دانشجوی فارغ التحصیل MIT و نویسنده ارشد این مطالعه جدید می گوید: «با افزایش سن جمعیت جهان، مقرون به صرفه تر و قابل دسترس تر کردن درمان برای این جمعیت ها مسئله ای است که باید به آن پرداخته شود.
پاتریک دویل، استاد مهندسی شیمی رابرت تی هاسلام، نویسنده ارشد مقاله دسترسی آزاد است. قابل مشاهده در مواد پیشرفته. لوکاس آتیا و جانت تنگ ’۲۵ دانشجویان فارغ التحصیل MIT نیز از نویسندگان مشترک این مطالعه هستند.
آنتی بادی های با غلظت بالا
داروهای آنتی بادی درمانی، مانند ریتوکسیماب، که برای درمان برخی سرطان ها استفاده می شود، از آنتی بادی هایی تشکیل شده است که در یک محلول مبتنی بر آب معلق هستند. آنتی بادی ها برای درمان سرطان ها، بیماری های عفونی و اختلالات خودایمنی مانند آرتریت روماتوئید، بیماری التهابی روده و مولتیپل اسکلروزیس استفاده می شوند.
از آنجا که محلول های آنتی بادی در غلظت های پایین (۱۰ تا ۳۰ میلی گرم آنتی بادی در هر میلی لیتر محلول) فرموله می شوند، بیماران باید حداقل ۱۰۰ میلی لیتر در هر دوز دریافت کنند. این برای تزریق با استفاده از یک سرنگ استاندارد بسیار بزرگ است. برای کاهش این حجم تا حدی که بتوان آن را تزریق کرد، غلظت آنتی بادی باید حداقل ۳۰۰ میلی گرم در میلی لیتر باشد، اما این باعث می شود محلول برای تزریق بیش از حد غلیظ شود.
دویل می گوید: «شما نمی توانید فرمولاسیون های موجود را روی این غلظت ها متمرکز کنید. آنها بسیار چسبناک می شوند و از آستانه نیرویی که می توانید به بیمار تزریق کنید فراتر می روند.
در سال ۲۰۲۳، آزمایشگاه دویل راهی برای تولید فرمولهای آنتیبادی بسیار غلیظ با محصور کردن آنها در ذرات هیدروژل ایجاد کرد. با این حال، این فرآیند نیاز به سانتریفیوژ دارد، مرحله ای که مقیاس آن برای تولید دشوار است.
در مطالعه جدید، محققان رویکرد متفاوتی را در پیش گرفتند که به آنها اجازه داد قطرات معلق در امولسیونی شبیه روغن و سرکه ایجاد کنند. در این حالت، قطرات حاوی آنتی بادی های حل شده در یک محلول آبی در یک حلال آلی به نام پنتانول معلق می شوند.
سپس می توان این قطرات را کم آب کرد و غلظت بالایی از آنتی بادی های جامد (حدود ۳۶۰ میلی گرم آنتی بادی در هر میلی لیتر محلول) را از خود به جای گذاشت. این ذرات همچنین حاوی مقادیر کمی پلی اتیلن گلیکول (PEG) هستند، پلیمری که به تثبیت ذرات کمک می کند.
هنگامی که این ذرات جامد تشکیل شدند، حلال آلی اطراف آنها حذف می شود و با محلول آبی (آب حاوی نمک های محلول و مقادیر کمی پلیمر تثبیت کننده)، مشابه محلولی که در حال حاضر برای القای آنتی بادی های درمانی استفاده می شود، جایگزین می شود.
این فرآیند مونتاژ را می توان به سرعت با استفاده از تنظیمات میکروسیال انجام داد و نیازی به سانتریفیوژ ندارد. این باید به آسانی با استفاده از دستگاههای امولسیونسازی که با مقررات GMP (روشهای تولید خوب) مطابقت دارند، بزرگتر شود.
دویل میگوید: «رویکرد اولیه ما کمی بیرحمانه بود، و همانطور که این رویکرد جدید را توسعه دادیم، گفتیم که اگر قرار بود بهتر و مقیاسپذیر باشد، باید ساده باشد.
ذرات قابل تزریق
محققان نشان دادند که با تغییر سرعت جریان محلولهایی که قطرات را تشکیل میدهند، میتوانند اندازه ذرات را که تقریباً ۶۰ تا ۲۰۰ میکرون قطر دارند، کنترل کنند.
آنها با استفاده از ذراتی به قطر ۱۰۰ میکرون، قابلیت تزریق محلول را با استفاده از دستگاه سنجش نیروی مکانیکی آزمایش کردند. این مطالعات نشان داد که نیروی مورد نیاز برای فشار دادن پیستون یک سرنگ حاوی محلول ذرات کمتر از ۲۰ نیوتن است.
ژنگ میگوید: «این کمتر از نصف حداکثر قدرت قابل قبولی است که افراد معمولاً سعی میکنند آن را هدف قرار دهند تا بتوان آن را تزریق کرد.
با استفاده از یک سرنگ ۲ میلی لیتری، اندازه معمولی برای تزریق زیر جلدی، می توان بیش از ۷۰۰ میلی گرم آنتی بادی هدف را در یک زمان تحویل داد که برای اکثر کاربردهای درمانی کافی است. محققان همچنین نشان دادند که فرمول آنها حداقل به مدت چهار ماه در یخچال ثابت می ماند.
اکنون محققان قصد دارند تا ذرات آنتی بادی را برای کاربردهای درمانی در مدل های حیوانی آزمایش کنند. آنها همچنین در تلاش هستند تا فرآیند تولید را افزایش دهند تا بتوانند پول کافی برای آزمایش در مقیاس بزرگ به دست آورند.
این تحقیق توسط برنامه فرصت های تحقیقاتی در مقطع کارشناسی MIT و وزارت انرژی ایالات متحده تامین مالی شد.