Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.
Sukkerspinn er eit såkalla amorft eller ikke-krystallinsk stoff. Det må nytast nylaga, elles krystalliserer det tilbake til sukkerkrystallar.(Foto: Colourbox)
– Vi må forstå stoff som sukkerspinn for å persontilpassa medisinar
Persontilpassa legemiddel vil gje betre behandling for mange pasientar. Fyrst må dei kaotiske og ustabile stoffa i eit legemiddel haldast stabile, slik at kroppen tek dei opp.
Mange legemiddel løyser seg dårleg opp i vatn. Det er eit problem, for då vert dei ikkje tekne særleg godt opp i kroppen heller. Dei passerer gjennom mage og tarm utan å ha den ynskte effekten.
Det er lettare å løysa dei opp når dei er i tilstanden som vert kalla amorf. Det vil seia at dei går frå å ha ein ordna struktur til ein meir uordna eller kaotisk struktur når dei vert varma opp og kjøla raskt ned.
Eit eksempel på dette er sukkerspinnet som vi kjenner frå tivoli. Sukkerspinnet er vanleg sukker som vert varma opp til det let seg forma til det klissete skummet ungane elskar og foreldra hatar. Spinnet er den amorfe tilstanden til sukkeret.
Lettare for kroppen å ta opp
– I den amorfe, altså uordna, tilstanden, løyser sukkermolekyla seg raskare på tunga enn vanleg sukker. Derfor er sukkerspinn endå søtare enn vanleg sukker, forklarar Eric Ofosu Kissi, som er postdoktor i forskargruppa Personalized Dosage Form Design (PersDrug) ved Farmasøytisk institutt på Universitetet i Oslo.
– Men dersom spinnet får vera i fred for barnetunger, vil det raskt krystallisera tilbake til sukkerkrystallar.
På same måten som sukkerspinn løyser seg raskare opp enn sukker i krystallform, løyser legemiddel i amorf tilstand seg lettare i vatn. Dermed er det lettare for kroppen å ta dei opp. Problemet er å behalda verkestoffa i den amorfe tilstanden.
Tilsynelatande stabilt
– Det er ikkje å få verkestoffa amorfe som er vanskeleg. Men når molekyla er varma opp og avkjølt raskt til den amorfe tilstanden, er dei fulle av energi og dansar og sprett rundt omkring.
– Eit slikt system er såkalla metastabilt. Det vil seia at det berre tilsynelatande er stabilt. Molekyla vil søkja mot ein meir stabil tilstand. Det skjer ved at dei krystalliserer, og då er vi tilbake ved start, seier han.
For å halda molekyla stabile i den amorfe tilstanden, utforskar Kissi tre ulike tilnærmingar saman med andre forskarar.
Som to spelkort
– Den fyrste er å finna to stoff som kvar for seg er amorfe og ustabile, men som held på den amorfe tilstanden når dei vert blanda. Vi kallar dei ko-amorfe.
Ein kan tenkja på dei to stoffa som to spelkort. Kvar for seg er det nærmast uråd å få dei til å stå, men lener du dei mot kvarandre, er det mykje lettare. På same måten held ko-amorfe stoff kvarandre stabile i den amorfe tilstanden.
Metode nummer to for å halda verkestoffet amorft, er å blanda verkestoffet sine molekyl med polymerar. Dette er eit stoff med lange molekyl, som i tillegg til å bevara den amorfe tilstanden til verkestoffet ved at dei på ein måte forseinkar rekrystalliseringa, tek opp vatn som òg bidrar til å gjera det lettare å løysa verkestoffet.
Velkjende prinsipp
– Den tredje måten minner om den fyrste, men her blandar ein ikkje to verkestoff. Ein blandar molekyla til verkestoffet med eit porøst stoff, der verkestoffet sine molekyl vert fanga i dei ørsmå porene, berre ein nanometer store. Det porøse hjelpestoffet må vera eit som lett let seg løysa i vatn, forklarar Kissi.
Prinsippa bak metodane som vert brukte for å blanda dei ulike stoffa, er ganske enkle og velkjende. Ein er ganske enkelt å varma dei opp saman, nesten som på komfyren heime på kjøkenet.
Annonse
Ein annan er å rista dei saman med ei mengd metallkuler i det som heiter ei kulemølle, der stoffa vert knuste ned til molekylnivå. Ikkje ulikt ein cocktailristar.
Eric Ofosu Kissi viser fram ein av 3D-skrivarane som forskarane ved Farmasøytisk institutt brukar for å skriva ut legemiddel.(Foto: Adam R. Babinski, CC BY 4.0)
Framstilla på 3D-skrivar
Men hovudutfordringa er altså å halda dei amorfe stoffa stabile.
Sjølv om dei ikkje rekrystalliserer like raskt som sukkerspinn, må dei halda seg stabile i fleire år for at legemiddelindustrien skal vera interessert i å ta dei i bruk.
Stoff som berre er stabile i nokre månadar, vil ikkje verta godkjende for bruk, for evna til å løysa seg i vatn vil endra seg under lagringa. Dersom ein medisin endrar seg under lagring, er det fare for at han ikkje vil verta teken opp i kroppen slik han skal for å få den ynskte effekten.
– Men vi har utvikla ein metode for å føreseia stabiliteten til verkestoffa slik at vi ikkje treng å sitja og venta i månadsvis for å sjå korleis ulike blandingar gjer det, fortel Kissi.
– Skal vi ha medisinar som er tilpassa den enkelte pasient, vil vi kan henda framstilla dei på ein 3D-skrivar. Då må vi ha stoff som let seg smelta til amorf tilstand og som held seg slik over lang tid. Utan å forstå amorfe stoff, kjem vi ikkje til å lukkast med persontilpassa medisin framstilt på denne måten, seier han.
Persontilpassa medisin handlar om førebygging, diagnostikk, behandling og oppfølging som er tilpassa biologiske forhold hos den enkelte.
