Psoriasis is a common immune-mediated skin disease characterized by hyperproliferation, aberrant differentiation of keratinocytes, cutaneous inflammation, and high relapse rate. Most of the topical antipsoriatic drugs are formulated in conventional vehicles such as ointments, creams, and lotions. The epidermal hyperproliferation in psoriasis patients may make it difficult for drugs to penetrate to the deeper skin layers. It is therefore important to design a feasible formulation for a specified drug to achieve the therapeutic goals. Recently innovated carriers, for example liposomes, were developed to improve efficacy. Another possibility pursued in this study is to embed these drugs to electrospunned nanofibers. Such nanofibrous mats have been already used in medicine, especially for wound healing, as a scaffold for regenerating cells, or for the controlled release of drugs. Our goal was the development of multifunctional bandages by incorporating magnetite nanoparticles, as well as the desired drugs into nanofibrous structures using electrospinning and investigating its properties. We further evaluated the heating properties of these nanofibers in an alternating magnetic field for the purpose of controlled release of drugs commonly used in topical therapy of psoriasis. All samples were electrospun using a rod electrode from polyvinyl alcohol. The surface morphology of nanofibers was studied by using scanning electron microscopy. Nanofibers were heated using an alternating magnetic field with a frequency 3.5 MHz. Drug release was quantified spectrophotometrically (hydrocortisone at 245 nm and methotrexate at 307 nm). We have fabricated a smart nanofibrous mat with embedded nanoparticles and antipsoriatic drugs. In vitro release studies of hydrocortisone and methotrexate showed that there is an initial burst release of the drugs bound to the enormous surface of nanofibers, followed by very slow further release from the core of nanofibers. Application of alternating magnetic field via heating of magnetite nanoparticles increases this release efficiently. Electrospinning imparted multiple functions to the resulting fabrics and therefore such materials have the potential to achieve better efficacy with an improved safety profile. The integration of drug delivery technologies with protective functionalized electrospun nanofibers is a versatile strategy to increase the possibilities of psoriasis therapy and may have numerous clinical applications.
1. Kozub P, Šimaljaková M. Systemic therapy of psoriasis. Bratisl Lek Listy 2011;112:390-394.
2. Babincová N, Jirsák O, Babincová M, Babinec P, Šimaljaková M. Remote magnetically controlled drug release from electrospun composite nanofibers: Design of a smart platform for therapy of psoriasis. Z Naturforsch A 2020;75(7):587-591.
Otázka
Dobrý deň, váš príspevok ma zaujal. Rada by som sa dozvedela viac o podmienkach výroby nanovlákien. Ak môžete prezradiť, aké podmienky používate? Zaujímalo by ma aplikované napätie, rýchlosť odťahu vrstiev, resp. rýchlosť otáčania v polymérnom roztoku brodiaceho sa válca. Podľa obrázka usudzujem, že ste využívali bezihlové zariadenie. Máte vy k dispozícii na vašom pracovisku toto zariadenie? Ako dlho by bol účinný takýto nosič liečiva?
Re: Otázka
Dobrý deň, ten spôsob výroby nanovlákien bol presne tak ako píšete - bezihlový, roller systém, konkrétne zariadenie nanospider. Nemáme ho na našom pracovisku, nanovlákna nám pripravil profesor Jirsák, objaviteľ tejto metódy bezihlového elektrostatického zvlákňovania, na prístroji, ktorý podľa jeho patentu vyrába firma Elmarco. Tie parametre boli nasledovné:
Aplikované napätie - 80kV; Vzdialenosť medzi valcom a kolektrorom - 18 cm: Rýchlosť posunu tkaniny, na ktorú sa nanovlákna deponovali 10 cm/min; Rýchlosť otáčania vlaca (rpm)/ dráha (cm) - 8. Niekedy pripravujeme vlákna priamo na kožu, resp. na medelovú membránu, kde používame 10 kV zdroj, ihlu a peristaltickú pumpu, tam samozrejme tá reprodukovateľnosť je menšia, ale pre klinické účely by mohli byť prenosné elektrospinery celkom zaujímavé. Používame PVA, PU, polykaprolaktón, a stabilita je až prekvapujúco dobrá, samozrejme napr. u PVA robíme aj zosieťovanie glyoxalom a tepelné ošetrenie v piecke. Liečivo sa môže uvoľňovať pomaly, niekoľko dní, alebo pulzne, práve aplikáciou striedavého magnetického poľa, ako je to ukázané v príspevku. To pole je zaujímavé aj tým, že zvyšuje permeability epidermy.
S pozdravom - Natália
Otázka
Dobrý deň, váš príspevok ma zaujal. Rada by som sa dozvedela viac o podmienkach výroby nanovlákien. Ak môžete prezradiť, aké podmienky používate? Zaujímalo by ma aplikované napätie, rýchlosť odťahu vrstiev, resp. rýchlosť otáčania v polymérnom roztoku brodiaceho sa válca. Podľa obrázka usudzujem, že ste využívali bezihlové zariadenie. Máte vy k dispozícii na vašom pracovisku toto zariadenie? Ako dlho by bol účinný takýto nosič liečiva?
Re: Otázka
Dobrý deň, ten spôsob výroby nanovlákien bol presne tak ako píšete - bezihlový, roller systém, konkrétne zariadenie nanospider. Nemáme ho na našom pracovisku, nanovlákna nám pripravil profesor Jirsák, objaviteľ tejto metódy bezihlového elektrostatického zvlákňovania, na prístroji, ktorý podľa jeho patentu vyrába firma Elmarco. Tie parametre boli nasledovné:
Aplikované napätie - 80kV; Vzdialenosť medzi valcom a kolektrorom - 18 cm: Rýchlosť posunu tkaniny, na ktorú sa nanovlákna deponovali 10 cm/min; Rýchlosť otáčania vlaca (rpm)/ dráha (cm) - 8. Niekedy pripravujeme vlákna priamo na kožu, resp. na medelovú membránu, kde používame 10 kV zdroj, ihlu a peristaltickú pumpu, tam samozrejme tá reprodukovateľnosť je menšia, ale pre klinické účely by mohli byť prenosné elektrospinery celkom zaujímavé. Používame PVA, PU, polykaprolaktón, a stabilita je až prekvapujúco dobrá, samozrejme napr. u PVA robíme aj zosieťovanie glyoxalom a tepelné ošetrenie v piecke. Liečivo sa môže uvoľňovať pomaly, niekoľko dní, alebo pulzne, práve aplikáciou striedavého magnetického poľa, ako je to ukázané v príspevku. To pole je zaujímavé aj tým, že zvyšuje permeability epidermy.
S pozdravom - Natália
dobrý deň
veľmi zaujímavá a potrebná téma. Chcela by som sa opýtať, v akom štádiu je výskum, či sa táto liečba využíva už v praxi a či je možné použiť túto metódu na ošetrenie lézií vo vlasovej časti? ďakujem
Re: dobrý deň
Dobrý deň, zatiaľ sme ešte metódu neskúšali na pacientoch, testovali sme ju iba na modeloch kože, ale je to samozrejme náš hlavný cieľ. Výhodou je, že nezavádzame nejaký nový liek, iba nové metódy aplikácie pomerne bežných liekov, čiže nemali by tam byť nejaké nečakané toxické účinky, no napriek tomu musíme byť opatrní. Psoriázu má na Slovensku asi 200 tisíc ľudí, a tie prejavy vo vlasoch viac ako polovica pacientov, žiaľ nanovlákna nie je možné na to priamo použiť, používajú sa najmä rôzne liečivé šampóny, ale každopádne nanotechnológia by mohla nájsť svoje použitie i tu. My sa chceme okrem kože zamerať aj na psoriázu nechtov, kde sa táto choroba lieči veľmi ťažko.
Re: Re: dobrý deň
ďakujem za odpoveď a prajem veľa úspechov a dobrých nápadov.
xxx
Pozdravujem Vas, akym sposobom sa vrstva nanasa na ruku ? Je mozne v procese pripravy vrstiev vlozit ruku do zariadenia ?
Re: xxx
Dobrý deň, princíp elektrostatického zvlákňovania - elektospinningu, spočíva v tom, že sa jeden pól elektrického napätia, napr. kladný, pripojí na trysku so zásobníkom polyméru a druhý pól, napr. záporný na valec, kovovú podložku, alebo aj na ruku, no a potom je tým elektrickým poľom polymér rýchle "ťahaný" od jedného pólu k druhému (sekundové lepidlo je tiež polymér, ak sa nám trochu lepidla prilepí na ruku, či špendlík a my ho ťaháme, tiež sa nám vytvárajú vlákna, ale to elektrické pole (rádovo 10 kilovoltov) je efektívnejšie a vytvorí vlákna o priemere trebárs 100 nm. Teda i keby ste ruku, ktorá je pripojená k opačnému pólu vložili do zariadenia (v našom prípade to bol nanospider z TU Liberec) nanieslo by sa to na ruku, ale praktickejšie je použiť injekčnú striekačku s polymérom, napr. PVA, peristaltickú pumpu a zdroj napätia, je to prenosné a veľmi jednoduché. S pozdravom Natália Babincová