Bir Mikroçipim Olsa: Kontrollü İlaç Salımı

Hayatımızdaki en küçük teknolojik aletlerden birini düşünün. Örneğin bir hafıza kartı. Bu kartı kol derinizin altında taşımanıza engel olan şey nedir? Muhtemelen bunun son derece gereksiz olduğudur. Peki ya aynı boyutta bir çip, sürekli almanız gereken bir ilaç taşıyor olsa? Geçen ay bahsettiğimiz RFID mikroçipleri ve ortaya koyduğu tartışmalı ortamı pastanın bir dilimi kabul edersek diğer dilimlerden birisi de ilaç salım mikroçipleridir.

Malesef ülkemizde ve dünyada diyabet gibi sürekli ilaç kullanımını gerektiren hastalıklar mevcut. Öte yandan kemoterapi gibi tedavilerde alınan ilaçlar hasta hücrelerle birlikte sağlıklı vücut hücrelerini de etkileyerek kişiyi oldukça zorlamakta. Bu temel iki soruna birden odaklanan yani ilacın vücut içerisindeki hedefini, yayılımını, zamanlamasını veya dozunu kontrol etmeyi hedefleyen yaklaşıma konrollü ilaç salımı denir. Kontrollü ilaç salımı oldukça geniş bir çalışma alanı, bu nedenle bu yazıda sadece temel noktasından bahsedip, bir kontrollü ilaç salım yöntemi olan mikroçiplere odaklanacağız.

İlaçlar klasik yöntem ile ağızdan alındığında veya damara enjekte edildiğinde vücuttaki ilaç miktarı önce yükselir daha sonra hızla düşer. Bunun sebebi ilacın metabolize edilmesi, parçalanması gibi çeşitli sebeplerdir. Her ilacın vücutta etkili olduğu bir miktar aralığı vardır, bu miktardan az veya fazla miktarda verilen ilaç hem boşa kullanılmış olur hem de yan etkilere sebep olabilir. Bu nedenle bu aralığa yeterince hassasiyetin gösterilemediği klasik yaklaşımın aksine kontrollü ilaç yaklaşımı vücuttaki ilaç miktarını bu etkin alanda daha hassas bir biçimde tutarak hem tedavi olasılığını artırır hem de ilaç tasarrufu sağlar. Buna ek olarak ilacın vücutta belirli bir bölgede etki göstermesi hedeflenir. Örneğin yalnızca karaciğer hücrelerinde bulunan bir reseptör (almaç) ile etkileşime girecek yapıdaki ilaç, vücudun diğer sağlıklı hücrelerinde yan etkiler göstermeden hedeflenen tedaviyi sağlamış olacaktır.

Teknoloji ve malzeme bilimindeki gelişmeler mikroçiplerde ilaçların depolanması ve bu ilaçların dışarıdan gelen sinyaller ile vücut içinde salınması hayalini gerçekleştiriyor. Bu alanda ilk başarılı insan deneyi 2012 yılında Science Translational Medicine dergisinde yayınlandı (Farra ve diğerleri, 2012). Makaleye göre menopoz sonrası kemik erimesi (osteoporoz) yaşayan 8 kadına 4 ay içerisinde 20 farklı günde ilaç salımı yapan bir mikroçip implant edildi. İnsan paratroid hormonu içeren mikroçipler her bir kadının karın bölgesine lokal anestezi ile yerleştirildi ve deney sonucunda ise kemik kütlesinde artış gözlendi. Makalede ayrıca deneklerin günlük hayat kalitelerinin etkilenmediği ve bu süreçte çipin varlığını zaman zaman unuttuklarından da bahsediliyor. Deney sonunda ise yerleştirilen çipler basit bir cerrahi işlem ile geri alındı.

Anabolik kemik erimesinin en efektif tedavi şekli insan paratroid hormonunun günlük olarak enjekte edilmesidir. Deneyde bu hastalığa odaklanılmasının nedeni kemik mineral yoğunluğundaki artışın ancak düzenli ilaç alımı ile sağlanabilmesidir.

MicroCHIPS şirketi tarafından üretilen söz konusu çip üç metrelik bir mesafe içerisinde kendine özgü bir frekansta yetkili bir dış cihazla iletişim kurabiliyor ve böylece kablosuz olarak anında salım veya zamanlama ayarlaması yapılabiliyor. Ayrıca sensör verileri ile geri bildirimde bulunabiliyor. Üzerinde platin ve titanyumdan yapılmış bir zar ile mühürlenmiş 20 adet mikro rezervuar var. Bu zarlara elektrik akımı uygulandığında titanyum bileşeni eriyerek ilacın rezervuar dışına çıkmasına olanak sağlıyor. Cihaz doku ile temas halinde olduğundan endişelerden bir tanesi eriyen titanyumun olumsuz etkileri olacaktır. Hazne başına 0.25 mg titanyum içeren cihaz insan deneyleri öncesinde biyouyumluluk testlerinden geçer not almış.

Başarılı bir insan deneyi geçirmiş somut bir cihazdan bahsettik. Ancak implant edilebilir teknolojilerin belki de en faydalısı olmaya aday mikroçip yaklaşımı henüz yeni doğmuş bir bebek ve bildiğimiz gibi her başarı insanoğlu için yeni ufuklar demektir. Şimdi biraz daha baştan alalım. İlaç salım mikroçipleri BiyoMEMS denilen biyolojik mikroelektromekanik sistemler uygulamalarının bir sonucudur. Bu alanın gebelik testi cihazlarına kadar uzanan yaklaşık 50 yıllık bir geçmişi vardır ve temel bakış açısı oldukça basittir: elektronik, mekanik parçaları ve mikrofabrikasyon ürünlerini biyolojik uygulamalar için uygun hale getirmek. Daha önce Bahadır Ürkmez’in bir yazı dizisiyle ele aldığı “Minyatür Laboratuvarlar” da bu sistemler ile doğrudan ilişkilidir.

Neden ilaçları bir mikroçipe koyalım?

Kolaylık: Yazının başında bahsedildiği gibi ilaçların vücuttaki etkin değerini korumak için gün aşırı ilaç almak gerekebilir ve bazı durumlarda bu hastanın sürekli olarak hastaneye gitmesini gerektirir. İlaç depolayan bir vücut içi cihaz bu gereksinimi ortadan kaldırabilir.

İtaat: İlaçların alımında kişiye bağlılık doz aşımı, ilaç alımını unutma veya reddetme gibi doğal sonuçlar doğurur. Elektronik bir cihaz kurallara bağlılığı ile ilacın salımında itaatkar davranacaktır, elbette hasta cihazı kabul ederse. Artırılmış Etkinlik: İlacın etkinliği temelde dozajının ayarlanması ve alımın zamanlamasına (periyodik salım gibi) bağlıdır. İlaç salım mikroçipleri, ufak bilgisayarlar olarak görüldüklerinde bu gibi görevler onların varolma amaçlarıdır. Diğer yandan karaciğer ve mide gibi ilaca engel olmak isteyen sistemlerle yüz göz olmamak ilaç etkinliğini artıracaktır.

Biyolojik duyarlı salım: Mikroelektroniklerin ve biyosensör teknolojisinin gelişimi doğrultusunda vücut içi cihazlar ilaç salımını anlık analiz sonuçlarına göre ayarlayabilir. Yani cihaz sürekli olarak temas ettiği dokudan elde ettiği verilere göre ilaç salımını ayarlayabilir.

Geri Bildirim: Doktorlar için kişinin durumunun içeriden takip edilebilmesi tanı koymada çığır açıcı olacaktır. Muayene sırasında ayrıca kan vermeden, kan değerleri veya cihazın bulunduğu dokuya ait veriler doktor ile cep telefonu aracılığı ile paylaşılabilir.

Neden hayal etmek kadar basit değil?

Ameliyat: Cihazın yerleştirilmesi için kaçınılmaz olarak bir cerrahi operasyon gerekmektedir. Enfeksiyon riski dolayısıyla hijyen şartları ve cerrahın yetkinliği birinci derece önem taşımaktadır. Ayrıca yerleştirme işleminin başarısı cihazın bulunduğu bölgede hastaya rahatsızlık vermemesi için de önemlidir.

Malzeme: Vücutta istenmeyen etkilere yol açmayan, biyolojik uyumlu malzemeler üreten biyomalzeme bilimi bu çiplerle birinci dereceden ilgilidir. Uzun süre vücut içerisinde kalacak bu mikroçiplerin biyouyumlu malzemelerden yapılması önemlidir.

Cihaz Arızası: Her elektronik aletin zaman zaman hatalı çalışma riski vardır. Ancak bu cihaz bir ilaç taşıyorsa zamansız veya aşırı dozda ilaç salımı çok ciddi sorunlara yol açabilir.

Cihazın Çıkartılması: Vücutta çözünemeyen bir malzemeden yapılmış ve ilaç rezervlerini boşaltmış bir cihazın vücuttan geri alınması gerekir. Bu ikinci bir cerrahi operasyon demektir. Buna gereksinimi ortadan kaldırmak için vücut içinde zararlı bir kalıntı bırakmadan bozunmaya uğrayacak biyobozunur elektronik cihazlar üzerinde de çalışılmaktadır.

İlaç Kısıtlaması: Ufak rezervuarlarda depolanabilecek ilaç miktarının sınırlı olması dolayısıyla fazla miktarda ilaca ihtiyaç duyulan tedavilerde bu mikroçiplerin kullanımı uygun değildir.

Ticari Süreçler: İlaç sektöründe yeni bir ürün piyasaya çıkmadan önce bütün etkilerinin uzun vadeli testler ile onaylanması gerekmektedir. Üretilen bir ürünün bu şartlarda piyasaya çıkması 10 yılı aşabilmektedir. Bu da süreç içinde harcanan yüksek miktarda para ve efor demektir.

Hacking: Bugün bütün insanların dahil olduğu bir teknoloji çağındayız. Çocuklar elektronik aletleri yetişkinlerden daha iyi kullanabiliyor. Dolayısıyla elektronik cihaz kültürü hızla genişliyor. Bu nedenle gerçekle sınırı silinmeye başlayan sanal hayatlarımızı barındıran sistemleri korumak giderek daha önemli hale geliyor. Mikroçiplerin de vücutlarımızda yer alması fikri sanal tehditlerin bir anlamda biyolojik tehditlere dönüşebilmesine zemin hazırlıyor. Sizin izniniz olmadan birilerinin vücudunuzun içindeki bir cihaza erişebilmesi, Facebook şifrenizin çalınmasından çok daha kötü sonuçlara yol açabilir. Erken salınan ve geciktirilen bir ilaç hayatınıza mal olabilir.

Biyomalzeme bilimi bugün vücudumuza bir şeyler yerleştirebilmek konusunda şimdiden oldukça başarılı ve heyecanlı ancak mikroçipli günler hemen yarın başlayamayacak. Gelişen biyoteknoloji o günleri hedefleyerek durmadan ilerliyor. Henüz ilaç salım mikroçiplerine sahip tanıdıklarımız yok ancak şimdiden bu mikroçipleri tekrar tekrar kullanabilmek, daha güvenli yapmak için kafa yoruluyor.

Elektronik aletlerle her geçen gün daha sıkı fıkı oluyoruz. Örneğin cep telefonlarımıza öyle çok güveniyoruz ki artık ödemelerimizi bile onlar aracılığıyla yapıyoruz. Tanımı değişen gizlilik anlayışından ise hiç bahsetmemek gerek. Bu anlamda geleceğe bakarsak bir sonraki adımın vücutlarımızı elektronik cihazlara emanet etmek olacağını öngörebilir miyiz?

Gelecek ay görme yeteneğini kaybetmiş gözlerin görmesini sağlayacak ve bilim-kurgu ile ayaklarımızı biraz yerden keserek beyin implantları, zihin kontrolü ve diğer futuristik şeylerden bahsedeceğiz.

Kaynaklar

1. “First-in-Human Testing of a Wirelessly Controlled Drug Delivery Microchip” Robert Farra ve diğerleri, Science Translational Medicine, 2012
2. “Implantable Drug Delivery System: A Review”, Mohammad Zaki AJ., Satish K. Patil, International Journal of PharmTech Research, Vol.4, No.1, pp 280-292, Jan-Mar 2012
3. http://online.wsj.com/articles/SB10001424052970204059804577227353290678274
4. http://www.controlledreleasesociety.org/publications/intrack/Pages/it0011.aspx
5. http://www.mchips.com/
6. http://en.wikipedia.org/wiki/Microchip_implant_(human)
7. http://en.wikipedia.org/wiki/Bio-MEMS