För många allvarliga sjukdomar finns ännu inga fungerande behandlingar, vilket lämnar många patienter med få alternativ. Behandling av hjärntumörer misslyckas ofta eftersom patienterna är för svaga för kirurgi, tumörerna är omöjliga att operera eller läkemedlen ger svåra biverkningar som smärta, illamående och trötthet. På samma sätt drabbar epilepsi ungefär 0,5–1 % av befolkningen, men hos 30 % av patienterna fungerar inte systemiska behandlingar. Problemet är sällan att effektiva läkemedel saknas, utan snarare förmågan att leverera dem med precision i både tid och rum samtidigt som skador på kroppen minimeras.
Uppdrag: Precision utan kompromisser
Att gå från behandling av hela kroppen till lokala, målinriktade terapier kan hjälpa patienter genom att minska doser, förbättra effekten och reducera biverkningar. Läkemedelslevererande implantat erbjuder en precisionsteknik för sådan lokalbehandling, och har nyligen visat stora framsteg. Nu när det är dags för dessa teknologier att avancera från fysiklabben till prekliniska studier uppstår nya vetenskapliga utmaningar. Hur ser samspelet ut mellan implantat, läkemedel och biologisk vävnad - och hur påverkar detta doseringsprecisionen?Forskning i gränslandet mellan fysik och medicin
För att lösa dessa utmaningar krävs en tvärvetenskaplig strategi där fysik, biofysik och farmakologi möts. Projektet kombinerar högupplösta experimentella data med beräkningsmodeller för att skapa en grundläggande förståelse för läkemedelsspridning, distribution och terapeutisk effekt.
- Elektriskt kontrollerad frisättning: Elektroforetiska system använder ett svagt, kontrollerat elektriskt fält för att lokalt frisätta laddade läkemedelsmolekyler med exakt timing. Frisättningshastighet och dynamik kan justeras genom att anpassa elektriska parametrar. Mätningar i realtid möjliggör undersökning av precision i frisättningshastighet och hur läkemedel distribueras i mikroskala över gränsskiktet mellan implantat och vävnad.
- Prediktiv modellering för smartare behandling: Beräkningsmodeller utvecklas för att optimera dosering i både tid och rum, för att säkerställa effekt samtidigt som biverkningar minimeras. Dessa modeller förbättrar doseringsprecisionen och minskar dessutom behovet av djurförsök i preklinisk forskning.
- Från fysik och ingenjörskonst till prekliniska studier: Genom samarbete med forskargrupper världen över testas och valideras läkemedelsleveranssystem i olika prekliniska modeller, från bioengineerade 3D-cellkulturer till in vivo-modeller.
Den här forskningen finansieras av Zenith, ett karriärutvecklingsprogram för unga innovativa forskningsledare. Ytterligare finansiering kommer från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse och Europeiska innovationsrådet (EIC).
