Gurita, makhluk luar biasa yang tinggal di kedalaman lautan, telah lama memukau para ilmuwan dan peneliti dengan kemampuannya yang unik. Keistimewaannya yang mengesankan adalah kemampuannya untuk memanipulasi tentakelnya yang lembut dan fleksibel dengan presisi dan ketangkasan. Mengambil inspirasi dari keajaiban laut ini, para ilmuwan telah mengembangkan teknologi inovatif yang dapat merevolusi sistem pemberian obat, menghilangkan kebutuhan akan jarum suntik dan rasa sakit serta ketidaknyamanan yang terkait. Teknologi ini menjanjikan untuk menjadi pengubah dunia kedokteran, menawarkan cara yang lebih nyaman dan ramah pasien untuk memberikan obat.
Menurut artikel yang diterbitkan dalam Journal Science Translational Medicine, yang mempelajari pengembangan dan validasi sistem pengiriman obat yang inventif, sistem ini terinspirasi dari pengisap gurita dan menggunakan patch pengisap mukosa bukal.
Latar Belakang
Sistem pemberian obat yang efisien sangat penting dalam meningkatkan penyerapan obat, meningkatkan ketersediaan hayati obat, meminimalkan efek samping terkait obat, meningkatkan kepatuhan pasien, dan menekan biaya perawatan kesehatan. Meskipun demikian, merancang strategi yang efektif untuk penyerapan obat yang optimal melalui penghalang biologis tetap menjadi tantangan yang berat dalam ilmu farmasi.
Protein, peptida, dan molekul obat lain yang cukup besar sering mengalami penyerapan yang tidak optimal ketika diberikan melalui saluran pencernaan (GI), yang sering kali memerlukan pemberian intravena. Bahkan formulasi yang dirancang untuk meningkatkan permeasi sering kali gagal meningkatkan ketersediaan hayati oral obat makromolekul tersebut secara signifikan.
Para ilmuwan yang berasal dari Cina dan Swiss telah merekayasa platform pemberian obat non-invasif untuk meningkatkan penyerapan sistemik molekul obat yang substansial ini. Inovasi ini menggabungkan peregangan mekanis mukosa bukal dengan peningkat permeabilitas kimiawi. Terinspirasi oleh fitur morfologi pengisap gurita, para peneliti ini telah memperkenalkan patch pengisap mukosa bukal.
Idenya adalah untuk mengubah struktur mukosa bukal dengan lembut, membuatnya lebih permeabel dan memungkinkan obat untuk bergerak ke jaringan yang tersuplai dengan baik, meningkatkan penyerapan obat secara keseluruhan. Konsep inti dari inovasi ini adalah dengan menerapkan kekuatan mekanis pada mukosa bukal untuk mengendurkan struktur selnya untuk sementara waktu, memperlebar celah antar sel, dan meningkatkan permeasi obat. Para peneliti menyatakan bahwa peregangan mekanis dan peningkat permeabilitas akan secara kolaboratif meningkatkan difusi obat ke dalam jaringan yang sangat ber-vaskularisasi, sehingga meningkatkan penyerapan obat secara sistemik.
Desain Suction-Patch
Patch hisap mukosa bukal dirancang dengan mengambil inspirasi dari atribut struktural penghisap gurita. Ukurannya menyerupai tablet mukoadhesif yang tersedia secara komersial, memastikan administrasi yang mudah dan nyaman. Koyo ini memiliki konfigurasi berbentuk kubah yang dimaksudkan untuk memberikan tekanan mekanis. Di dalam patch, rongga berbentuk kubah dapat menampung lebih dari 50 mg obat.
Patch hisap menunjukkan sifat adhesi yang sangat baik ketika diuji pada mukosa bukal babi.
Evaluasi selanjutnya menunjukkan bahwa patch, melalui peregangan mekanis, menginduksi peningkatan lebih dari 250% pada luas permukaan jaringan.
Analisis histologis mukosa bukal mengkonfirmasi bahwa patch tersebut secara non-invasif dapat mengganggu lapisan epitel secara lokal tanpa menyebabkan kerusakan pada permukaan terluar epitel. Pemeriksaan patch yang diisi dengan peningkat permeabilitas menunjukkan bahwa peningkat tersebut terutama bekerja pada permukaan mukosa tanpa peregangan mekanis yang disebabkan oleh patch.
Percobaan dengan menerapkan patch ini pada mukosa bukal babi, bersama dengan berbagai peningkat permeabilitas, menunjukkan bahwa penetrasi lapisan epitel yang efektif memerlukan tindakan sinergis antara peregangan mekanis dan peningkat permeabilitas.
Studi Farmakokinetik
Penilaian komparatif dilakukan untuk menyelidiki pengiriman obat peptida, khususnya desmopresin, pada anjing melalui koyo bukal, injeksi intravena, dan rute oral. Hasilnya menunjukkan adanya peningkatan bertahap dalam konsentrasi desmopresin plasma selama periode aplikasi 3 jam dari koyo. Konsentrasi puncak dicapai satu jam setelah melepas koyo. Ketersediaan hayati absolut obat ini setara dengan apa yang biasanya diamati ketika memberikan tablet desmopresin secara oral. Khususnya, menerapkan tambalan dengan peningkat permeabilitas selama durasi 3 jam menyebabkan peningkatan konsentrasi desmopresin plasma 150 kali lipat yang mengejutkan dibandingkan dengan tingkat yang dicapai melalui pemberian desmopresin oral.
Profil Keamanan
Menerapkan patch dengan penambah permeabilitas selama tiga jam menyebabkan pembengkakan pada mukosa bukal. Tingkat pemulihan bervariasi, membutuhkan waktu satu hari atau satu minggu, tergantung pada jenis peningkat permeabilitas yang digunakan. Sebaliknya, aplikasi selama 30 menit hanya menghasilkan pembengkakan kecil, yang benar-benar mereda dalam waktu 6 hingga 24 jam setelah pelepasan tambalan. Hasil biopsi menunjukkan bahwa integritas mukosa bukal pulih dalam waktu 24 jam setelah patch dilepas.
Signifikansi Penelitian
Penelitian ini menunjukkan bahwa patch hisap yang dimodelkan dari penghisap gurita dapat menjadi alternatif yang layak untuk memberikan obat makromolekul.
Menggunakan teknologi yang terinspirasi dari gurita untuk penghantaran obat tanpa jarum merupakan lompatan medis yang menjanjikan. Dengan mengambil inspirasi dari ketangkasan dan fleksibilitas tentakel gurita, para peneliti telah menciptakan perangkat robotik lunak yang menawarkan pilihan pengiriman obat yang bebas rasa sakit, tepat, dan ramah pasien.
Teknologi inovatif ini dapat meningkatkan kepatuhan pasien, mengurangi risiko infeksi, dan meningkatkan kualitas perawatan kesehatan secara keseluruhan. Seiring dengan penelitian dan pengembangan di bidang ini, kita dapat menyaksikan masa depan di mana ketidaknyamanan suntikan jarum menjadi sesuatu dari masa lalu, berkat keajaiban biomimikri dan rekayasa canggih.
Referensi
Luo Z, Klein Cerrejon D, Römer S & et al. Boosting systemic absorption of peptides with a bioinspired buccal-stretching patch. Science Translational Medicine. 2023 Sep 27;15(715):eabq1887. doi: 10.1126/scitranslmed.abq1887. Epub 2023 Sep 27. PMID: 37756378.
Tentang Docquity
Docquity adalah komunitas dokter Terpercaya di Asia. Melalui jaringan pembelajaran berkelanjutan berbasis AI yang aman dan terjaga privasi, Docquity menyajikan pengetahuan real-time dari ribuan dokter terverifikasi di seluruh dunia. Saat ini, Docquity memiliki lebih dari 400.000 dokter yang tersebar di enam negara di Asia.
Temukan para ahli dan rekan terpercaya se-Asia di mana Anda dapat mendiskusikan kasus klinis dengan aman, mendapatkan wawasan terbaru dari webinar dan jurnal penelitian, serta mendapatkan kredit CME/CPD melalui kursus bersertifikat dari Docquity Academy. Akses semuanya melalui kemudahan aplikasi mobile yang tersedia di platform Android & iOS!
