إعطاء الأدوية العينية

البصمة الجزيئية هي عملية يتم من خلالها بلمرة بوليمر حول قالب، مما ينتج عنه مصفوفة بوليمرية تحتوي على قوالب مدمجة. ^{[ 2 ] [ 5 ]} بعد إزالة القالب، يتشكل تجويف يحتوي على المونومرات الوظيفية. يُعد هذا التجويف الموقع الأمثل لتحميل الأدوية، حيث يمكن تصميم هذه العملية خصيصًا لاستقطاب الأدوية والاحتفاظ بها نظرًا للخصوصية الكيميائية. ^{[ 2 ] [ 5 ]} يمكن توضيح هذه التقنية بشكل أفضل بالرجوع إلى الشكل 3.0. يمكن استخدام هذا النوع من تحميل الأدوية لإنشاء نظام حساس لدرجة الحموضة، حيث يُطلق الدواء (أو الأدوية) مع تغير درجة حموضة النظام البيولوجي. ^{[ 2 ] [ 5 ]} من الأدوية التي تم تحميلها بنجاح باستخدام هذه الطريقة: تيمولول ، نورفلوكساسين ، كيتوتيفين ، بولي فينيل بيروليدون ، وحمض الهيالورونيك . ^{[ 5 ] [ 11 ] [ 12 ]} تظهر أدناه الهياكل الجزيئية لكل من هذه الأدوية في فهرس المصطلحات العلمية المهمة.

تُستخدم طريقة النقع فوق الحرج بشكل شائع في العدسات اللاصقة المصنوعة من الهيدروجيل، وهي الأكثر شيوعًا بين جميع تقنيات تحميل الأدوية الجزيئية. ولأن هذه التقنية لا تتطلب معدات خاصة أو معرفة متقدمة بالهيدروجيلات البوليمرية، فهي الأقل تعقيدًا بين جميع أنواع التحميل. ^{[ 4 ]} لتحميل مصفوفة الهيدروجيل بدواء معين، تُوضع العدسات اللاصقة ببساطة في محلول الدواء، فينتشر الدواء داخل المصفوفة. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 7 ]} ولأن هذه التقنية تعتمد كليًا على تدرج تركيز الدواء المحيط بالعدسة بالنسبة لمصفوفة الهيدروجيل، يمكن التحكم في معدل الانتشار وكمية الدواء المحمّل فقط من خلال تركيز محلول الدواء. ^{[ 4 ] [ 7 ]} ولأن هذه العملية تسمح بتحميل كميات محددة من دواء معين في مصفوفة الهيدروجيل، فقد أصبحت هذه الطريقة مهمة في الطب والعلاجات المُخصصة لكل مريض.

تتضمن تقنية تحميل الجسيمات النانوية جزأين رئيسيين. يتمثل الجزء الأول في تصنيع وربط دواء محدد بجسيم نانوي أو جسيم غرواني آخر. ^{[ 5 ]} بعد ذلك، يتم تحميل الجسيم النانوي في مصفوفة الهيدروجيل للعدسة اللاصقة. ^{[ 5 ]} في هذه الحالة، قبل أن ينتشر الدواء من مصفوفة الهيدروجيل ليصل إلى القرنية، يجب أن ينتشر أو يتحرر من الجسيم النانوي. ^{[ 5 ]}

بما أن العدسات اللاصقة تُستخدم على جزء من الجسم بالغ الأهمية للوظائف اليومية الطبيعية (البصر)، فمن الضروري أن يأخذ العلماء في الاعتبار شفافية العدسة. ^{[ 5 ]} فمع زيادة حجم الأدوية/الأجسام المحملة على العدسة اللاصقة، تبدأ في تضييق المساحة المتاحة، مما يُصعّب على الضوء اختراقها والوصول إلى العين.

فهم المفهوم الأساسي: يمكن تشبيه ذلك بمنطقة مزدحمة وأخرى غير مزدحمة أثناء هطول المطر. عندما يكون الناس متقاربين، يتساقط المطر عليهم ببطء وثبات، بشكل متفرق. أما في منطقة غير مزدحمة، فيتساقط المطر بسهولة ودون أي عائق. في هذا التشبيه، يُشبه المطر الضوء، بينما يُشبه الناس الأدوية الموجودة في عدسة لاصقة. فكلما زادت كمية الأدوية في العدسة، قلّ الضوء الذي يخترقها دون أن يتشتت عشوائيًا. وقد يؤدي تشتت الضوء إلى رؤية غير واضحة وغير مركزة.

لاحظ الباحثون أن استخدام تقنية تحميل الجسيمات النانوية يُقلل من شفافية العدسات بنسبة تقارب 10%. ^{[ 5 ]} في المقابل، أكد باحثون آخرون أن استخدام طريقتي البصمة الجزيئية والنقع فوق الحرج لتحميل الدواء حافظ على شفافية العدسات اللاصقة عند مستوى شفافية العدسات اللاصقة المعتمدة حاليًا من قِبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية أو أعلى منه. ^{[ 5 ] [ 12 ]}

تُعدّ نفاذية الأكسجين سمةً مهمةً أخرى لجميع العدسات اللاصقة، ويجب تحسينها إلى أقصى حد ممكن عند تصميم أجهزة توصيل الأدوية للعين. تلتصق العدسة اللاصقة بالقرنية الخارجية للعين، والتي تتكون من طبقة من الخلايا. ^{[ 13 ]} الخلايا، باعتبارها المكون الأساسي للكائنات الحية، تحتاج إلى وصول مستمر ودائم للأكسجين للبقاء على قيد الحياة. لا تتلقى قرنية العين إمدادًا دمويًا كما هو الحال مع معظم خلايا الجسم الأخرى، مما يجعلها منطقةً صعبةً لتوصيل الأدوية إليها. ^{[ 13 ]} قد يؤدي انخفاض مستوى الأكسجين في العين إلى آثار جانبية غير مرغوب فيها. ^{[ 5 ]} لاحظ الباحثون في هذا المجال أن أنواع العدسات اللاصقة المختلفة تتباين في درجة نفاذية الأكسجين. على سبيل المثال، تبيّن أن العدسات اللاصقة الصلبة (SCLs) ذات نفاذية أكسجين محدودة، بينما تتمتع العدسات اللاصقة المصنوعة من السيليكون بنفاذية أكسجين أفضل بكثير. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 12 ] [ 14 ]} كما تبيّن أن للعدسات اللاصقة المصنوعة من السيليكون بعض الخصائص الفيزيائية الأخرى المهمة جدًا. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 12 ] [ 14 ]}

سعى الباحثون إلى زيادة سُمك العدسات اللاصقة بهدف تحسين قدرتها على امتصاص الأدوية. ^{[ 12 ]} مع ذلك، بالنسبة للعدسات المصنوعة من السيليكون، تتناسب هذه الخاصية عكسيًا مع نفاذية الأكسجين (أي كلما زاد سُمك العدسة، انخفضت نفاذية الأكسجين). ^{[ 12 ]} علاوة على ذلك، فقد ثبت أنه مع زيادة محتوى الماء في العدسات المصنوعة من السيليكون، تنخفض نفاذية الأكسجين، وهي علاقة عكسية أيضًا. ^{[ 12 ]} والمثير للدهشة، أنه مع زيادة محتوى الماء في العدسات اللاصقة المصنوعة من السيليكون، تزداد نفاذية الأكسجين أيضًا (علاقة طردية). ^{[ 12 ]}

يبقى السؤال مطروحًا حول ما إذا كانت العدسات المصنوعة من السيليكون أو العدسات اللاصقة الصلبة (SCLs) هي الخيار الأمثل لإيصال الأدوية العينية، ولا يوجد إجماع علمي حول هذا الموضوع. فعلى سبيل المثال، يرى سيولينو وزملاؤه أن العدسات اللاصقة المصنوعة من السيليكون أنسب للمرضى الذين يستخدمون العدسات اللاصقة لفترات طويلة. ^{[ 2 ] [ 3 ]} في المقابل، يشير كيم وزملاؤه إلى أن العدسات اللاصقة الصلبة (SCLs) هي الخيار الأفضل لأنها تُظهر إمكانية التغلب على مشكلة نفاذية الأكسجين، بالإضافة إلى الحفاظ على سلامة العدسة الميكانيكية. ^{[ 7 ]} وقد أظهر كيم وزملاؤه إمكانية تعزيز المتانة الميكانيكية للعدسات اللاصقة الصلبة (SCLs) من خلال دمج بنية نانوية من الماس (ND) في مصفوفة العدسة اللاصقة. ^{[ 7 ]}

بالإضافة إلى ذلك، بحث العديد من الباحثين في آثار إضافة فيتامين (هـ) إلى مصفوفة العدسات اللاصقة الصلبة. ^{[ 6 ]} ورغم أن دمج فيتامين (هـ) في المصفوفة قد أظهر قدرته على إبطاء إطلاق الأدوية في العين وعلى القرنية (وهي سمة مرغوبة في أنظمة توصيل الأدوية العينية)، فقد ثبت أيضًا أنه يقلل من نفاذية الأكسجين. ^{[ 6 ]} ولا تزال نفاذية الأكسجين عاملاً بالغ الأهمية في تطوير هذه الأجهزة، وهي أحد الأسباب الرئيسية التي دفعت الكثير من الأبحاث إلى التركيز على هذا الجانب من توصيل الأدوية.

تُعدّ كمية الماء التي تحتفظ بها العدسات اللاصقة عاملاً بالغ الأهمية يجب مراعاته عند تصميمها. تشير الأبحاث في هذا المجال إلى أن مستخدمي العدسات اللاصقة يجدون راحة أكبر عند ارتداء العدسات التي تحتفظ بالماء أكثر من تلك التي تمنعه. ^{[ 5 ] [ 12 ]} بالنسبة للعدسات اللاصقة الصلبة، تزداد نفاذية الأكسجين مع زيادة محتوى الماء فيها. ^{[ 12 ]} في المقابل، تقل نفاذية الأكسجين في العدسات اللاصقة المصنوعة من السيليكون مع زيادة محتوى الماء فيها. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 12 ]} وبالإشارة إلى العدسات اللاصقة الصلبة، فإن ارتفاع محتوى الماء فيها يُسهّل تحميلها باستخدام طريقة النقع فوق الحرج. ^{[ 3 ] [ 5 ] [ 12 ] [ 15 ]} قد يعود ذلك إلى أن الماء يعمل كمادة مُزلّقة لبعض الأدوية، مما يُسهّل دخولها إلى بنية العدسة. وهذا بدوره يسمح بتحميل كمية أكبر من الدواء في هذا النوع من العدسات اللاصقة. ^{[ 5 ] [ 12 ]} تُعدّ هذه الزيادة في قدرة تحميل الدواء تقدماً هاماً، ومن شأنها أن تُخفف من معاناة المرضى، إذ قد تسمح بفترة أطول لإطلاق الدواء، ومن المأمول أن يكون تأثيره أكثر استدامة. ^{[ 5 ]}

علاوة على ذلك، أظهرت دراسة غوزمان-أرانغويز وآخرون أن استخدام طريقة البصمة الجزيئية لتحميل أدوية مثل الكيتوتيفين والنورفلوكساسين في العدسات اللاصقة لا يؤثر بشكل كبير على محتوى الماء. ^{[ 5 ]} كما توقع بينغ وآخرون، باستخدام نماذج حركية إطلاق فيك، أنه على الرغم من تغير محتوى الماء بمجرد وضع العدسات اللاصقة على قرنية العين، فإن هذا لن يشكل تحديات كبيرة فيما يتعلق بإطلاق الأدوية من العدسات اللاصقة الصلبة. ^{[ 16 ]}

يُعدّ معدل إطلاق الدواء العاملَ الأهم الذي يجب مراعاته عند تصميم أي نوع من أجهزة توصيل الأدوية، وخاصةً الأجهزة العينية. وكما ذُكر سابقًا، قد يصل معدل إطلاق الدواء وحركيته في العين إلى مستويات سامة أو حتى مُسببة لآثار جانبية غير مرغوب فيها. كما أن معدل إطلاق الدواء مهمٌ للغاية، إذ قد لا يُحقق الإطلاق البطيء أي فائدة للمريض، بينما قد يُؤدي الإطلاق السريع جدًا إلى آثار جانبية سلبية. ^{[ 10 ] [ 14 ] [ 16 ] [ 17 ]} لذا، من المهم تحقيق التوازن بين العوامل التي تُحدد إطلاق الأدوية من العدسات اللاصقة كأجهزة توصيل دوائي مُحتملة. وقد أجرى باحثون مثل سي. ألفاريز-لورينزو اختبارات (باستخدام نماذج حيوانية) ولديهم بيانات تُؤكد أن العدسات اللاصقة المطبوعة جزيئيًا تُطلق الأدوية على مدى فترة طويلة ومستمرة. ^{[ 12 ]} كما أكد باحثون آخرون إمكانية التحكم في معدل إطلاق الدواء عن طريق دمج فيتامين (هـ) ضمن مصفوفة الهيدروجين. ^{[ 6 ]}

بمرور الوقت، أشارت التقارير إلى أن العديد من الأدوية وقطرات العين المستخدمة لعلاج أمراض العيون المختلفة تُسبب في الواقع آثارًا جانبية جهازية، يُمكن تقليلها أو الحد منها بفضل إطلاق الدواء ببطء واستمرار. تشمل الآثار الجانبية الجهازية لأدوية الجلوكوما، مثل اللاتانوبروست، زيادة معدل ضربات القلب، مما يؤدي إلى اضطراب النظم القلبي، وتضيق القصبات، وانخفاض ضغط الدم. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}   قد تُهدد هذه المضاعفات الحياة. كما تُسبب بعض الأدوية الأخرى التي تُساعد في تخفيف آثار الجلوكوما على العين القيء، والإسهال، وتسارع ضربات القلب، وتشنج القصبات. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} وقد وُجد أن بعض الأدوية التي تُعطى على شكل قطرات للعين شديدة السمية للأطفال، نظرًا لأن حجم أجسامهم وأنسجتهم أقل بكثير من حجم البالغين الذين تُستخدم لهم هذه الأدوية. ^{[ ١٧ ]} في هذه الحالة، قد لا يدرك بعض الآباء هذه الآثار الجانبية، وقد يستخدمون نفس الدواء الذي يستخدمونه لعلاج التهابات العين البكتيرية لدى أطفالهم. علاوة على ذلك، فقد ثبت أن بعض الأدوية التي تُعطى للعين قد تؤدي إلى تثبيط القلب وتفاقم بعض الاضطرابات مثل الربو. ^{[ ١٦ ] [ ١٧ ] [ ١٨ ]} ومع استمرار الأبحاث في هذا المجال، أصبح من المعروف أن تهيج الجلد أو الحكة أو الطفح الجلدي من الأعراض الشائعة المرتبطة بالأدوية المستخدمة لعلاج التهابات العين البكتيرية. ^{[ ١٥ ] [ ١٦ ] [ ١٧ ] [ ١٨ ]}

يُعدّ معدل إطلاق الدواء بالغ الأهمية في علاج العديد من أمراض العين، ومنها العدوى البكتيرية. يُستخدم السيبروفلوكساسين والنورفلوكساسين عادةً لعلاج هذه العدوى. ومن الضروري للغاية أن يبقى تركيز الدواء ضمن النطاق العلاجي لفترة طويلة لضمان فعاليته الكاملة في القضاء على البكتيريا. ^{[ 5 ] [ 12 ]} وللحفاظ على تركيز الدواء ضمن النطاق العلاجي عند استخدام قطرات العين، يجب وضعها موضعيًا كل 30 دقيقة تقريبًا لضمان فعاليتها الكاملة. ^{[ 5 ] [ 12 ]} إلا أن وضع قطرات العين كل 30 دقيقة يُعدّ أمرًا شبه مستحيل، كما أنه ليس الطريقة المثلى لإيصال هذه الأدوية إلى العين. وقد جمع الباحثون بيانات تدعم فكرة أن العدسات اللاصقة المصنوعة من السيليكون والمُحتوية على السيبروفلوكساسين قادرة على إطلاق الدواء ضمن النطاق العلاجي لمدة شهر تقريبًا. ^{[ 5 ]} آنا غوزمان-أرانغويز وآخرون. كما أكد أن العدسات اللاصقة المستخدمة احتفظت أيضاً بخصائص مهمة مثل الشفافية، ونفاذية الأكسجين، والقوة الميكانيكية، وحركية إطلاق الدواء من الدرجة الصفرية. ^{[ 5 ]}

تتعدد العوامل التي قد تؤدي إلى إصابة القرنية وتسبب تدهور أو موت الخلايا المكونة لها. ^{[ 5 ] [ 12 ]} تُعدّ الخلايا الظهارية المكونة للقرنية ضروريةً للرؤية الطبيعية، إذ تلعب دورًا في تهيئة بيئة فيزيائية تُساعد على انكسار أشعة الضوء بشكل صحيح، مما يُسهم في إسقاط الصور على شبكية العين. ^{[ 5 ] [ 12 ]} وقد أظهرت التجارب السريرية الناجحة التي أُجريت على البشر باستخدام العدسات اللاصقة الصلبة المُشبعة بعامل نمو البشرة (EGF) زيادةً في معدل التئام طبقة الخلايا الظهارية للقرنية. ^{[ 5 ]}

يُعدّ الجلوكوما السبب الرئيسي للعمى في العالم، وهو مرضٌ متفاقمٌ وغير قابلٍ للشفاء يصيب العين. ^{[ 18 ]} وقد أظهرت دراسةٌ أجراها سيولينو وزملاؤه في كلية الطب بجامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أن العدسات اللاصقة المصنوعة من حمض البولي (لاكتيك-كو-جليكوليك) تُطلق اللاتانوبروست بمعدل إطلاقٍ مستدامٍ يصل إلى شهرٍ في نماذج حيوانية. ^{[ 18 ]} يُعدّ اللاتانوبروست أحد العلاجات الدوائية المستخدمة لعلاج مرضى الجلوكوما، وعادةً ما يكون على شكل قطراتٍ موضعيةٍ للعين . ^{[ 18 ]}

يُبلغ أكثر من 50% من مستخدمي العدسات اللاصقة عن معاناتهم من جفاف العين . ^{[ 5 ]} وللمساعدة في مكافحة هذه المشكلة وضمان عدم حدوثها لدى الأشخاص الذين سيستخدمون العدسات اللاصقة المُطلقة للأدوية في المستقبل، من المهم التأكد من إجراء دراسات مُعمقة حول هذه المضاعفات. لن تقتصر فوائد هذه الدراسات على العدسات اللاصقة كأجهزة لإيصال الأدوية فحسب، بل سيكون لها أيضًا آثار إيجابية على مستخدمي العدسات اللاصقة الذين يستخدمونها لتصحيح النظر وتحسين المظهر.

فهرس: المصطلحات العلمية في سياق توصيل الأدوية للعين

شرط	تعريف
نظام يستجيب لدرجة الحموضة	قدرة النظام البيولوجي على الخضوع لتغيرات تعزز النشاط أو الخمول أو إطلاق مركب أو أكثر أو تحلله نتيجة للتغيرات التي تحدث في درجة حموضة البيئة الدقيقة لنظام معين
تصريف الدمع الأنفي	تصريف الجزيئات/السوائل إلى الجسم عبر القناة الدمعية (القناة الأنفية الدمعية)
نظامي	متعلق بالجسم بأكمله أو به
حركية الرتبة الصفرية	إطلاق الدواء من جهاز التوصيل بمعدل ثابت ومحدد طوال فترة الإطلاق
تيمولول (1-[(2-ميثيل-2-بروبانيل)أمينو]-3-{[4-(4-مورفولينيل)-1،2،5-ثياديازول-3-يل]أوكسي}-2-بروبانول)
نورفلوكساسين (1-إيثيل-6-فلورو-4-أوكسو-7-(1-بيبرازينيل)-1،4-ثنائي هيدرو-3-حمض الكينولين كاربوكسيليك)
كيتوتيفين ( 10H- بنزو(4,5)سيكلوهيبتا(1,2- b )ثيوفين-10-ون، 4,9-ثنائي هيدرو-4-(1-ميثيل-4-بيبيريدينيليدين)
بولي فينيل بيروليدون
حمض الهيالورونيك
لاتانوبروست (إيزوبروبيل-(Z) 7[(1R,2R,3R,5S)3,5-ثنائي هيدروكسي-2-[(3R)-3-هيدروكسي-5-فينيل بنتيل] سيكلوبنتيل]-5-هيبتينوات)