Menü Kapat

Minyatürize Nöral İlaç İletim Sistemi (MINDS) Nedir?

Beynin belirli bölümlerinin bozukluklarını tedavi ederken, ilaçları ağızdan yada damardan vermenin yarattığı problemlerden biri, beynin tümünü etkilemesi ve potansiyel olarak yan etkilere neden olmasıdır. Beyindeki bozuklukları tedavi etmek için kullanılan ilaçlar çoğu zaman nörotransmitterler yada nörotransmitterlerle etkileşen hücre reseptörleri denilen beyin kimyasallarıyla etkileşmektedir. Örnekler arasında, Parkinson hastalığı tedavisinde kullanılan bir dopamin öncüsü olan l-dopa ve depresyon hastalarında serotonin düzeylerini artırmak için kullanılan Prozac sayılabilir.

Kısacası, merkezi sinir sistemi ilaçlarıyla ilgili temel sorunlardan biri, spesifik olmamaları ve ağızdan alındıklarında beynin ve vücudun tümüne yayılarak yan etkiler oluşturmalarıdır. Bunları sınırlamanın tek yolu, ilaçların beyindeki belirli noktalara milimetrik olarak ulaşmasını sağlamaktır. Dolayısıyla son derecede ince mikro kanüllere ihtiyaç vardır. Kanüller, çoğu zaman bir sıvının verilmesi, çıkarılması yada verilerin toplanması için vücuda sokulabilen tüplerdir. Basit anlatımıyla, bir kanül, bir trokar iğnenin iç yada dış yüzeylerine ilave edilerek, etkili iğne uzunluğunu orijinal iğnenin uzunluğunun minimum yarısı kadar uzatabilir. Buna ek olarak intravenöz IV kanül de denilmektedir. Ebatları çoğunlukla 14 ila 24 kalibre aralığındadır. Değişik büyüklükteki kanüller kodlanmış değişik renklere sahiptir.

MİT’li (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) bilim insanlarının, beynin istenen noktasına, bir milimetre küp gibi çok küçük ilaç dozlarını iletebilecek ultra ince bir iğne geliştirmek için yaptıkları çalışmalarda geliştirilen cihaza MİNDS (minyatürize nöral ilaç iletim sistemi) adı verilmiştir. Aygıt, bir saç teli kalınlığında olan kanüle sığdırılmış birkaç tüpten oluşmaktadır. Bu tüplerin her biri (yada “kanallar”) yaklaşık 30 mikronluk bir çapa sahiptir ve değişik ilaç türlerini enjekte edebilmektedir.

MINDS, her biri 30 mikronluk dış çapa ve 20 mikronluk iç çapa sahip iki borosilikat kanala sahip bir tungsten elektrodu (75 mikronluk) ve 9.2 mikron kalınlığındaki poli (piromellitik dianhidrit-co-4,40-oksidianilin) amik asit (poliimid) parçaların içinde bir vakum cımbız kullanılarak hizalandığı, dış çapı 200 mikron, iç çapı 150 mikron olan paslanmaz çelik bir Hamilton iğnesinden oluşmaktadır. Paslanmaz çelik, mekanik olarak sağlam ve beyin implantlarında kronik kullanımla uyumlu olması sebebiyle tercih edldi. MiNDS, ölçeklendirilebilmekte ve uzunluğu istenen uygulamaya göre değiştirilebilmektedir. Borosilikat ise, beyinle biyolojik olarak uyumlu bir materyal olduğundan kullanıldı.

Laboratuvar testlerinde, araştırmacılar kanülleri, cildin altına yerleştirilebilen küçük pompalara bağladıktan sonra, canlı fare beyinlerinin substantia nigra bölgesine muskimol adlı ilacı vermek için cihazların bir kanalını kullandılar. Tahmin edildiği gibi, psikoaktif özellikleri olan ilaç bu farelerin Parkinson benzeri semptomlar göstermesine neden oldu. Başka bir kanaldan bir doz tuz çözeltisi verilerek bu semptomlar durduruldu. Kanüller, insanlar da dahil, çeşitli hayvanlarda kullanılmak üzere, nerede ise her uzunlukta ve kalınlıkta üretilebilmektedir. Ek olarak, söz konusu kanallar, çeşitli tüplerin yerine, nörolojik rahatsızlıkların tedavisinde kullanılan fiber optik hatları yada nöronların elektriksel aktivitelerinin ilaç tedavisinden sonra nasıl değiştiğini izleyen elektrotları alabilmektedir.

Ekibin üyelerinden Prof. Ann Graybiel’e göre, bilim adamları ve klinisyenler sinirsel bozuklukları tedavi etmek için bir terapötik molekül tespit edebilseler dahi, terapiyi doğru hücrelere nasıl iletecekleri konusu ciddi bir problem. Beyin, yapısal olarak çok karmaşık olduğundan, ilaçları yada ilgili terapötik ajanları noktasal bir hassasiyetle verebilmek büyük önem taşımaktadır. Nörolojik rahatsızlıklara yönelik günümüzdeki tedaviler sınırlıdır. Şiddetli nöropsikolojik bozukluk vakalarını tedavi etmek için yeni araçlara ihtiyaç vardır. İsteğe bağlı olarak ilaçları beyin yapılarına çok seçici olarak verebilme kapasitesi, terapötik sonuçları büyük ölçüde artırabilir ve halihazırda mevcut olan yöntemlerin istenmeyen yan etkilerini de en aza indirebilir.

Nörolojik rahatsızlıkların tedavisine ilaveten, bu mikro cihazın özelleştirilebilir yapısı, kimyasalları, ışığı ve elektriği, zamansal-uzamsal hassasiyetle organlara iletmek için yeni yollar açmaktadır. Periferik sinirlerin elektriksel ve kimyasal etkileşimlerle birlikte optogenetiği tek bir implantla elde edilebilir. MiNDS’in amaçlanan bir başka kullanımı, vücuttaki tümörlere kemoterapötiklerin doğrudan ulaştırılmasıdır. Bu teknik, sistemik toksisite olmaksızın daha yüksek dozların verilmesini mümkün kılmaktadır. MINDS, kök hücreleri mühim hücresel nekroz bölgelerine iletmek için de iyi bir araçtır. Nörolojik ve kardiyovasküler hastalıklar için büyüme faktörü terapisinin elektriksel uyaranlarla birleştirilmesi, elektroaktif hücrelerin yenilenmesine yardımcı olabilir.

Kaynakça:
-Canan Dağdeviren, Khalil B.Ramadi, Pauline Joe, Kevin Spencer, Helen N. Schwerdt, Hideki Shimazu, Sebastien Delcasso, Ken-ichi Amemori, Carlos Nunez-Lopez, Ann M.Graybiel, Michael J.Cima, Robert Langer, “Miniaturized neural system for chronic, local intracerebral drug delivery”, Science, Translational Medicine, Vol.10, Issue 425, eaan2742.
-Garry R.Lee, “Other Microcannula Applications”, First Book of Aesthetic Microcannula for Cosmetic Fillers and Local Anesthesia (MILA), (2016).

Gönderiye Yorum Yap