ドラッグデリバリーのための生体材料

 

生体材料は、開発されてから長い歴史があり、現在では薬剤の投与を容易にするドラッグデリバリーシステムなどが開発されています。

 

生体材料とは、基本的には診断、医療、治療を目的として体内で使用できるように設計されたもので、股関節インプラントから人工心臓弁まで多岐にわたり、約５０年前から存在しています。 これらの材料は、体内の生物学的システムと連動するように設計されており、また診断オプションとしても使用されています。

 

 

ドラッグデリバリーシステムを理解する

 

薬や他の種類の薬剤を特定の部位に投与したり、これらの薬剤の放出を制御したりする方法はいくつかあります。多くの場合、医師は身体の特定の部位に薬を適用して患部と相互作用させたいと考えます。そのため、薬の投与方法にはさまざまな選択肢があります。

 

通常、副作用をできる限り抑えつつ、最も効果が得られる方法が選択されます。一般的なドラッグデリバリーの方法には次のようなものがあります。

 

・経口　・・・　錠剤または液体で、飲み込むもの

・吸入　・・・　通常、霧状または蒸気状になっており、吸い込むことが可能なもの

・局所　・・・　吸収されるように皮膚に塗布されるクリームや液体、パッチなど

・注射　・・・　注射針を使って、筋肉や血流、関節に薬を投与する方法

 

他にも、薬を行き渡らせやすくするための様々な方法があります。

 

 

ドラッグデリバリーとしての生体材料の使用

 

生体材料を使用することで、最小限の労力で薬物を体内の標的部位に移動させることができます。 これにより、プロセス全体がより効率的かつ効果的になり、副作用が軽減され、成功の確率が高まります。

 

システムが有用であるためには、薬物の安定性を維持し、標的部位に到達するまで有効性を維持する必要があります。また、数時間から数日、あるいは数年に渡って適切な量の薬剤を投与するためには、測定可能な放出速度を保つ必要があります。生体材料は、生体適合性があり、毒性がなく、製造するのに十分安価である必要があります。

 

これらすべてを自分の処方された薬に合うようにするには、いくつかの方法があります。

 

 

溶解性カプセル

 

カプセルには必要な薬が入っていますが、その薬が放出される前に特定のポイントに到達する必要がある場合は、カプセル化されることがあります。この生体材料は、カプセルが目的の標的部位に到達した際に溶けて、中の薬が放出されます。

 

場合によっては、一定の間隔で微量の薬剤が放出されるように、何層ものバリアが設けられていることもあります。これらの時限放出は、生分解性でなければなりませんが、薬を放出する時まで胃酸または遭遇する他の物質にも耐える必要があります。

 

経皮吸収型ドラッグデリバリーシステム

 

時間の経過とともに薬剤を提供するより高度な方法の1つは、皮膚に適用される経皮パッチまたはマイクロニードルパッチを使用することです。これらは、神経を活性化させるほど皮膚に深く浸透しない小さな針を使用していますが、所定の位置に十分に留まり、定期的に時間を決めて、あるいはゆっくりと薬を放出することができます。

 

パッチには、皮膚への密着性を高めるための粘着剤が含まれていることがあり、使用後は捨てられるように設計されていることが多いです。ただし、一部の生体材料には、時間の経過とともに溶解および分解するように設計されているため、使用後に完全に消失し、剥がす必要がないものもあります。

 

 

ナノテクノロジー

 

ナノメディシンというと、まるでSFの世界のようですが、これは現実未来の話です。ナノテクノロジーは、ナノ粒子を利用して、体の特定の部位に薬やその他の医療補助を行うものであり、この分野の科学には、マイクロフルイディクス、マイクロアレイ、バイオセンサーなどがあります。

 

これらの生体材料は、非常に小さく、分子サイズであるため、問題なく体中を移動することができます。また、薬剤をカプセル化することで、目的の組織に薬剤を運んだり、薬剤の放出をコントロールしたりすることができます。これはまだ新しい技術ですが、大きな可能性を秘めています。

 

化学療法薬を血液だけでなく、癌の発生源に直接送達する能力を想像してみてください。 薬を必要とする組織に直接届けることができるので、多くの薬の副作用がなくなる可能性があります。

 

ナノ粒子はそれほど一般的ではないかもしれませんが、利用可能です。最初のナノ粒子は、リポソームとミセルから構成されており、すでにFDAの承認を受けています。現時点では、その同じナノ粒子が金や磁性体のナノ粒子を運ぶことができ、薬も運ぶことが可能になっています。水溶性の薬であっても、消化器系で破壊されることなく目的地まで保護してくれるので、カプセルを飲めば薬は安全に保たれ、最適な場所に移動することができます。

 

生体材料とドラッグデリバリーの未来

 

生体材料と医薬品は常に進歩し、成長し続けています。将来的には生体材料の種類やドラッグデリバリーシステムへの利用方法がさらに増加するでしょう。科学者たちは、これらの材料にさらに焦点を当て、より具体的なナノテクノロジーや経皮的な薬物放出のためのより良い選択肢を提供するために、さまざまなオプションに取り組んでいくことが予想されます。

 

科学は急速に進歩しており、私たちがそれについていくことで、より多くの改良がなされていきます。これまで難しいと思われていた時限放出や経皮吸収型パッチ等の技術も、ちょっとした工夫で実現可能であるということがわかってきました。

 

生体材料は、ドラッグデリバリーシステムだけではなく、人体の修復を助けるための最良の選択肢の一つであることは間違いありません。将来的には、これらを組み合わせて使用することで、より良い世界を実現することができるのではないでしょうか。