Un polimero permeabile alla pelle offre un'alternativa alle iniezioni di insulina / Skin-Permeable Polymer Offers Alternative to Insulin Injections

Un polimero permeabile alla pelle offre un'alternativa alle iniezioni di insulina / Skin-Permeable Polymer Offers Alternative to Insulin Injections

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un polimero che consente di somministrare l'insulina attraverso la pelle ha mostrato risultati positivi negli studi preclinici e potrebbe un giorno rappresentare un'alternativa alle iniezioni per il diabete.

Il sistema potrebbe essere utilizzato anche per altre terapie basate su proteine ​​o peptidi, che attualmente sono troppo grandi per essere somministrate attraverso la pelle.

Il polimero permeabile alla pelle, descritto su Nature, sfrutta le variazioni di pH nei diversi strati della pelle per migliorarne in modo non invasivo la permeabilità, mantenendone al contempo l'integrità.

In combinazione con l'insulina, il polimero polizwitterione poli[2-( N -ossido- N,N – dimetilammino)etil metacrilato] (OP) è stato in grado di abbassare rapidamente i livelli di glucosio nel sangue entro il range normale nei topi diabetici e nei maialini nani, producendo risultati paragonabili all'iniezione.

Ciò è avvenuto senza danni alla pelle e non ha avuto effetti negativi sulle conte ematiche, sui parametri biochimici o sulla funzionalità epatica e renale.

"OP rappresenta un promettente sistema di somministrazione transdermica non invasivo di insulina, che offre un'alternativa ideale alle iniezioni ipodermiche per la gestione del diabete", hanno riferito Qiuyu Wei, PhD, dell'Università di Zhejiang in Cina, ed i suoi colleghi.

Sebbene la somministrazione di farmaci attraverso la pelle sia ampiamente utilizzata per le molecole di piccole dimensioni, quelle più grandi, come proteine ​​e peptidi, rappresentano una sfida maggiore.

I metodi per migliorare la permeabilità della pelle, come i microaghi che perforano lo strato corneo per accedere al tessuto dermico, gli ultrasuoni e l'iniezione a getto che crea canali transitori sulla superficie della pelle, compromettono l'integrità della pelle, sono scomodi e sollevano problemi di sicurezza e di infezioni.

Per studiare delle alternative, il gruippo ha progettato un polimero in grado di passare da un policatione che si lega allo strato corneo superficiale della pelle ad un polizwitterione negli strati più profondi.

Il progetto del polizwitterione OP altamente idrosolubile è stato ispirato dal gradiente caratteristico della pelle che passa da un pH di circa 5 a neutro mentre attraversa lo strato di sebo e la superficie dello strato corneo fino agli strati più profondi dello strato corneo ed all'epidermide vitale.

I ricercatori riferiscono che l'insulina coniugata all'OP penetra efficacemente nello strato corneo, nell'epidermide vitale e nel derma della pelle, entrando così nella circolazione dei topi diabetici e dei maialini nani.

L'OP ha facilitato il trasporto dell'insulina attraverso la pelle nella circolazione sistemica ed il suo accumulo nei tessuti chiave che regolano il glucosio, tra cui fegato e muscoli scheletrici. Il suo utilizzo ha ridotto i livelli di glucosio nel sangue riportandoli nella norma entro una o due ore, in modo simile a quanto osservato con l'insulina iniettata, e ha mantenuto i livelli normali fino a 12 ore.

"In sintesi, presentiamo un sistema di somministrazione transdermica non invasivo di insulina che raggiunge un'efficacia ipoglicemica in vivo paragonabile alle iniezioni sottocutanee per il trattamento del diabete, derivante dall'efficiente permeazione cutanea dell'OP", hanno riferito i ricercatori.

“La coniugazione OP è versatile per la somministrazione transdermica di biomacromolecole quali peptidi, proteine ​​ed acidi nucleici, con ampie applicazioni terapeutiche, che giustificano ulteriori indagini in studi futuri.”

ENGLISH

A polymer that allows insulin to be delivered through the skin has shown positive results in preclinical studies and could one day offer an alternative to injections for diabetes.

The system could also be used for other protein- or peptide-based therapeutics that are too large to currently be delivered through the skin.

The skin-permeable polymer, described in Nature, exploits pH changes through different layers of the skin to non-invasively enhance its permeability while maintaining its integrity.

In combination with insulin, the polyzwitterion poly[2-(N-oxide-N,N– dimethylamino)ethyl methacrylate] (OP) polymer was able to quickly lower blood glucose levels within the normal range in diabetic mice and minipigs, producing results comparable to injection.

This occurred without damage to the skin and it did not adversely affect blood counts, biochemical parameters, or liver and kidney function.

“OP represents a promising non-invasive transdermal insulin delivery system, offering an ideal alternative to hypodermic injections for diabetes management,” reported Qiuyu Wei, PhD, from Zhejiang University in China, and co-workers.

While drug delivery through the skin is widely used for small molecules, those that are larger, such as proteins and peptides, present a greater challenge.

Methods to enhance the skin’s permeability—such as microneedles that pierce the stratum corneum to access dermal tissue, ultrasound, and jet injection that creates transient channels on the skin surface—compromise skin integrity, are inconvenient, and raise safety and infection concerns.

To investigate alternatives, the team designed a polymer that could transition from a polycation that binds to the surface stratum corneum of the skin to a polyzwitterion in its deeper layers.

The design of the highly water-soluble polyzwitterion OP was inspired by the skin’s characteristic gradient that moves from around pH5 to neutral as it traverses the sebum layer and surface of the stratum corneum to the deeper layers of the stratum corneum and viable epidermis.

The researchers report that insulin conjugated to OP efficiently penetrated the stratum corneum, viable epidermis, and dermis of the skin to enter the circulation of diabetic mice and minipigs.

OP facilitated the transport of insulin through the skin into systemic circulation and its accumulation in key glucose-regulating tissues that included the liver and skeletal muscles. Its use lowered blood glucose levels to the normal range within one or two hours, akin to that seen with injected insulin, and maintained normal levels for up to 12 hours.

“In summary, we present a non-invasive transdermal insulin delivery system that achieves in vivo hypoglycemic efficacy comparable to subcutaneous injections for diabetes treatment, resulting from the efficient skin permeation of OP,” the researchers reported.

“The OP conjugation is versatile for transdermal delivery of biomacromolecules such as peptides, proteins and nucleic acids, with broad therapeutic applications, warranting further investigation in future studies.”

Da:

https://www.insideprecisionmedicine.com/topics/precision-medicine/skin-permeable-polymer-offers-alternative-to-insulin-injections/?_hsenc=p2ANqtz-8Pdxx0HnU2YZT7xQe0zPkaZrayP1YDXixVp5owB1LKlnzelMH_rVlEdrMriSN6H-Y3rQU8ca5Py7y9OOqK_sttE_x26Hq6rV8R5iIyTz375vQpuJ8&_hsmi=391055189