Wie die drahtlose Arzneimittelabgabe funktioniert

Die tägliche Einnahme von Medikamenten kann für Menschen mit chronischen Krankheiten die Norm sein. Aber was wäre, wenn Medikamente nicht oral oder durch Injektionen eingenommen werden müssten? Was wäre, wenn Ärzte eine Art Apotheke in unseren Körper einbauen könnten, die die Behandlung auf Knopfdruck aktiviert?

Für Menschen mit Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Diabetes könnte dieses Szenario dank der Entwicklungen in der drahtlosen Arzneimittelabgabe Wirklichkeit werden . Die Idee besteht darin, einem Patienten ein Gerät anzubringen oder zu implantieren, und das Gerät würde vorverpackte Medikamentendosen enthalten, die programmiert oder drahtlos gesteuert werden könnten, um im Körper freigesetzt zu werden.

Nehmen Sie zum Beispiel die Technologie, die von einer Firma namens MicroCHIPS Inc. verwendet wird. Forscher fügten Patienten mit Osteoporose einen kleinen Mikrochip unter die Haut ein [Quelle: Farra et al. ]. Das Team programmierte und befahl den implantierten Chips, im Laufe der Zeit winzige Dosen von Medikamenten – etwa 40 Mikrogramm – im Körper der Patienten freizusetzen. Routineinjektionen wurden durch einen Chip ersetzt, der die ganze Arbeit erledigte. Nun, ein Chip und ein paar spezielle Funksignale.

Und so wild es klingt, könnten Ärzte eines Tages Mobiltelefone verwenden , um implantierte Chips zu signalisieren.

"Letztendlich kann dieses Signal von einem Handy kommen, sodass das Handy des Patienten Anweisungen von einem Tausende von Kilometern entfernten Arzt empfangen kann", sagt Robert Farra, Präsident von MicroCHIPS. „Und ihre Handys wären in Reichweite ihres Körpers, um das Gerät anzuweisen, es bei Bedarf freizugeben.“

Die drahtlose Medikamentenabgabe lässt Sie vielleicht an eine Szene aus „Innerspace“ oder vielleicht „Escape From New York“ denken, aber die Realität ist, dass es sich um ein wachsendes Feld handelt, das für Patienten mit chronischen Erkrankungen vielversprechend ist.

Lassen Sie uns einen genaueren Blick darauf werfen, wie diese Geräte funktionieren, nachdem sie sich im Körper eines Patienten eingerichtet haben.

Die Schaffung einer mobilen Apotheke im menschlichen Körper fasziniert Forscher und Ärzte seit Jahrzehnten. Die Idee, Implantate und programmierbare Technologie für Behandlungen zu verwenden, entstand Mitte der 1970er und Anfang der 80er Jahre [Quelle: LaVan ].

Ab 2012 sehen wir eine Reihe von Produkten in der Entwicklung, die drahtlos gesteuert werden könnten. Die meisten sind klein – nur wenige Zentimeter groß. Das MicroCHIPS-Gerät zum Beispiel hat einen programmierbaren Chip von der Größe Ihrer Fingerspitze [Quelle: MicroCHIPS ]. Andere Geräte, die drahtlos gesteuert werden können, wie Insulinpumpen für Menschen mit Diabetes, sind größer und oft mit der Außenseite des Körpers einer Person verbunden.

Andere Teile von drahtlosen Medikamentenverabreichungsgeräten arbeiten im Nanobereich, was bedeutet, dass sie nur ein Milliardstel Meter klein sein können [Quelle: Farra ]. Die winzigen Reservoire im MicroCHIPS-Implantat, die wir erwähnt haben, fallen in die Größenordnung von Nanometern .

So funktioniert es: Ein Patient unterzieht sich in der Arztpraxis einem kleinen chirurgischen Eingriff, bei dem das Gerät unter die Haut eingeführt wird. Für die Studie von MicroCHIPS dauerte das Einsetzen des Implantats etwa 20 bis 30 Minuten und eine geringfügige Anästhesie [Quelle: Farra ]. Der Chip im Inneren des Geräts verfügt über eine interne Uhr, die so programmiert werden kann, dass Dosen in zeitlich festgelegten Intervallen abgegeben werden. Wenn das Gerät ein Signal empfängt, fließt elektrischer Strom durch den Chip, schmilzt eine Umhüllung aus Platin und Titan und bricht die kleinen Fächer auf, in denen sich das Medikament befindet. Dieser Vorgang wird als elektrothermische Ablation bezeichnet . Sobald die Umhüllung zusammenbricht, wird die vorab abgemessene Dosis in den Körper der Person freigesetzt.

Darüber hinaus kann der elektrische Strom auch durch ein spezielles Funksignal gesteuert werden, das für dieses Gerät einzigartig ist. In der kleinen klinischen Studie mit MicroCHIPS diente das Implantat sieben Patienten als Therapie für bis zu vier Monate. Andere Designs können möglicherweise ein oder zwei Jahre lang funktionieren, bevor Ärzte sie herausnehmen müssen.

Andere Möglichkeiten zur Steuerung drahtloser Geräte könnten Wärme- und Strahlungssignale und möglicherweise Körpersensoren umfassen [Quelle: LaVan et al. ]. Forscher möchten Geräte herstellen, die nachgefüllt werden können, während andere nach Gebrauch chirurgisch entfernt werden müssen. Drahtlose Geräte können vorteilhaft sein, da sie keine speziellen Umhüllungen benötigen, um durch das Verdauungssystem zu gelangen .

Nun, da wir mehr über die beteiligte Technologie wissen, lassen Sie uns diskutieren, wer von der drahtlosen Medikamentenabgabe profitieren würde.

Trotz der Bequemlichkeit der drahtlosen Medikamentenverabreichung ist es wahrscheinlich nicht die beste Option, wenn Ihr durchschnittlicher Joe an einer Erkältung leidet.

Menschen, die am meisten von der Technologie profitieren könnten, haben chronische Erkrankungen, die einer regelmäßigen Behandlung bedürfen. Experten sagen, dass sich die Geräte für Patienten mit Osteoporose, Diabetes und Multipler Sklerose bewähren könnten [Quelle: Farra ]. Es besteht auch das Potenzial für Patienten, die drahtlosen Behandlungen zur Schmerzbehandlung und zur Behandlung bestimmter Ohrverletzungen einzusetzen [Quelle: Greenemeier].

Bei Krankheiten, die Injektionen erfordern, können Nadelbehandlungen sowohl körperlich als auch geistig einen Tribut fordern [Quelle: LaVan ]. Die drahtlose Verabreichung von Medikamenten wäre eine Option, die einige der Belastungen durch diese Behandlungen verringern könnte. Die Dosisgröße bleibt jedoch ein Nachteil für die Implantate. Wenn ein Patient für jede Behandlung eine relativ große Dosis an Medikamenten benötigt, würde er oder sie wahrscheinlich noch nicht von einem drahtlosen Implantat profitieren.

Die Wissenschaftler hoffen auch, implantierbare Sensoren zu entwickeln, die den Zustand eines Patienten verfolgen und ein Signal an ein anderes Gerät senden können, wenn eine Behandlung erforderlich wird. Die meisten Behandlungen werden mit Erwachsenen getestet, aber die Technologie könnte eines Tages auch bei Kindern eingesetzt werden [Quelle: Farra ].

Inzwischen denken Sie vielleicht: „Kann ein Implantat von jemandem abgelenkt werden, der es hackt ?“

Die Wahrheit ist, dass diese Unternehmen drahtlose Produkte herstellen, die schwer zu hacken oder zu kontrollieren sind. Robert Farra, Präsident von MicroCHIPS, sagt, dass jedes Gerät des Unternehmens seine eigene eindeutige ID und Funkfrequenz hat. Die ersten Mikrochips konnten nur aus Zentimetern Entfernung signalisiert werden, während andere aus bis zu 4 Metern (etwa 13 Fuß) Entfernung aktiviert werden könnten [Quelle: Farra ].

Besorgt über ein Implantat, das AWOL geht? Daran denken auch Wissenschaftler, die die Technologie entwickeln, weshalb Geräte sorgfältig programmiert und verwaltet werden.

Bei all den verschiedenen Arten von Medikamenten, die es gibt, ist es auch schwer vorstellbar, sie in drahtlosen Medikamentenverabreichungsgeräten aufzubewahren. Einige Medikamente sind weniger stabil und verlieren ihre Wirksamkeit, wenn sie eine gewisse Zeit oder bei wärmeren Temperaturen aufbewahrt werden. Es besteht auch die Sorge, dass Patienten eine schlechte Reaktion des Immunsystems auf das Implantat haben. Im Allgemeinen bestehen die getesteten Implantate aus den gleichen biofreundlichen Materialien, die auch in anderen Geräten wie Herzschrittmachern verwendet werden.

Mit weiteren Entwicklungen können Forscher möglicherweise eine drahtlose Behandlung für jede Person maßschneidern, indem sie einen Medikamentencocktail in Geräten platzieren, die auf Anordnung des Arztes freigegeben werden können – ähnlich einer persönlichen Apotheke, jedoch auf einem Mikrochip.

Falls Sie sich fragen ...

Das MicroCHIPS-Gerät wurde entwickelt, um sicherzustellen, dass nicht alle Dosen gleichzeitig freigesetzt werden können. Wenn eine Komponente versagt, kann dies nicht so geschehen, dass die Dosis freigesetzt wird, sagt MicroCHIPS-Präsident Robert Farra. Außerdem ermöglicht die im Kreislauf verfügbare begrenzte Leistung, dass jeweils nur eine Dosis freigesetzt wird. Ein Echtzeituhr-Chip, der mit der Software zusammenarbeitet, stellt außerdem sicher, dass die Dosen nicht auf einmal freigegeben werden.

Die drahtlose Medikamentenverabreichung, die Mensch und Maschine miteinander verbindet, könnte eine provokative Alternative für Patienten sein, die regelmäßig medizinische Behandlung benötigen. Diese „Apotheken auf einem Chip“, wie manche sie nennen, zeigen langsam ihr Potenzial. Obwohl die Technologie hinter Medikamentenverabreichungsgeräten faszinierend ist, konnte ich die zugrunde liegende Tatsache nicht ignorieren, dass die Menschen die Lebensqualität dieser Patienten verbessern wollen – meiner Meinung nach ein lohnendes Ziel.

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Quellen