Yıldız Teknik Üniversitesi, Marmara Üniversitesi ve İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa araştırmacıları, cilt kanserinin agresif türlerinden melanomun tedavisine yönelik mikroiğne temelli yama sistemi geliştirdi. Üç boyutlu biyoyazıcıyla üretilen sistem, kemoterapi ile fototermal tedaviyi aynı platformda birleştiriyor.
Çalışma, 2022'de üç üniversitenin ortaklığında kurulan Sağlık Biyoteknolojisi Mükemmeliyet Ortak Uygulama ve Araştırma Merkezi bünyesinde yürütüldü. Projeler, TÜBİTAK ve Türkiye Sağlık Enstitüleri Başkanlığı tarafından desteklendi.
İlaç hedef bölgeye ulaştırılacak
YTÜ Biyomühendislik Bölümü Öğretim Üyesi ve SABİOTEK Direktörü Prof. Dr. Cem Bülent Üstündağ'ın liderliğindeki çalışmada, hidrojel tabanlı mikroiğneler üretildi. Sistemle kemoterapötik ajanın doğrudan hedef bölgeye ulaştırılması ve kontrollü biçimde salınması amaçlanıyor.
Fototermal bileşen, ışık enerjisini ısıya dönüştürerek tümör bölgesinde lokal sıcaklık artışı oluşturuyor. İki mekanizmanın birlikte kullanılmasıyla bölgesel tedavi etkisinin artırılması ve ilacın vücudun diğer bölgelerine yayılmasına bağlı sistemik yan etkilerin azaltılması hedefleniyor.
Mikroiğne sisteminin yapısı
Üstündağ'ın verdiği bilgiye göre sistem iki işlevsel bölümden oluşuyor. Fototermal etki için mikroiğnelerin taban bölümünde yaklaşık 5-10 nanometre boyutlarındaki grafen kuantum noktalarından yararlanılırken, kemoterapötik ajan olarak kullanılan 5-florourasil mikroiğnelerin uç bölümüne yerleştirildi.
Sodyum aljinat ve jelatin temelli biyomalzemelerden üretilen mikroiğnelerin cilde nüfuz etmesinin ardından dışarıdan ışıkla uyarılması planlanıyor. Böylece hedef bölgede yaklaşık 42 dereceye ulaşan kontrollü bir sıcaklık artışı oluşturulması ve ısının ilaç salımına katkı sağlaması amaçlanıyor.
Üstündağ, lokal sıcaklık artışının kanser hücrelerindeki hücresel süreçleri bozarak programlı hücre ölümü mekanizmalarını tetikleyebileceğini belirtti. Sistemin, fototermal ve kemoterapötik etkileri aynı yapı içinde bir araya getirdiğini söyledi.
Laboratuvar çalışmaları tamamlandı
Geliştirilen mikroiğne yama sisteminin kanser hücreleri üzerindeki laboratuvar çalışmaları tamamlandı. Sistemin klinik kullanıma ulaşabilmesi için daha kapsamlı klinik öncesi ve klinik araştırmaların yürütülmesi gerekiyor.
Üstündağ, sonraki aşamada hayvan deneylerini içeren klinik öncesi çalışmaların yapılacağını, başarılı sonuçlar alınması halinde klinik araştırmalara geçilebileceğini ifade etti. Bu süreçlerin uzun süreli ve yüksek bütçeli araştırmalar gerektirdiğini kaydetti.
Çalışma 2021'deki projeyle başladı
Mikroiğne teknolojisine ilişkin çalışmaların temeli, 2021'de desteklenen TÜBİTAK projesine dayanıyor. Araştırmacılar ilk aşamada Türkiye'de sığır derisinden üretilen jelatinleri uluslararası ölçekte kullanılan ticari bir ürünle karşılaştırdı ve benzer özellikler tespit etti.
Bu sonuçların ardından yerli jelatinler mikroiğne temelli ilaç salım sistemlerinde kullanılmaya başlandı. Daha sonra TÜBİTAK ve TÜSEB destekli projelerle melanom tedavisine yönelik platform geliştirildi.
İki patent başvurusu yapıldı
Proje kapsamında biri mikroiğne temelli sistem, diğeri ise mikroiğnelerin mekanik performansını değerlendiren test platformu için olmak üzere iki ayrı patent başvurusunda bulunuldu.
Test platformuyla mikroiğnelerin deriye ne ölçüde nüfuz ettiği, uygulama sırasında oluşan kuvvetler ve mikroiğnelerin hedeflenen deri katmanlarına ulaşıp ulaşmadığı değerlendiriliyor.
Geliştirilen teknoloji, uluslararası bir yarışmada altın madalya ve Dünya Fikri Mülkiyet Buluşçular Birliği Özel Ödülü'ne layık görüldü.
Yerli jelatin kullanıldı
Mikroiğnelerin üretiminde kullanılan jelatin, Türkiye'de faaliyet gösteren bir üreticiden temin edildi. Yerli ürün uluslararası bir tedarikçinin referans ürünüyle karşılaştırıldı ve benzer sonuçlar elde edilmesinin ardından çalışmalarda yerli jelatin kullanılmaya devam edildi.
Üstündağ, yaklaşımın uzun vadede tümörün cerrahi olarak çıkarılmasının ardından bölgede kalabilecek kanser hücrelerine karşı lokal ve tamamlayıcı bir tedavi seçeneğine dönüşmesini hedeflediklerini belirtti. Bu potansiyelin ortaya konulabilmesi için klinik öncesi ve klinik çalışmaların tamamlanması gerekiyor.