21.08.2013 Views

Techniek 15+: Medicijntoediening - Technische Universiteit Eindhoven

Techniek 15+: Medicijntoediening - Technische Universiteit Eindhoven

Techniek 15+: Medicijntoediening - Technische Universiteit Eindhoven

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Type: Aanleeropdracht<br />

Stappen in het ontwerp-proces: 1 t/m 5<br />

Tijdsbesteding: 2 à 3 lesuren<br />

<strong>Medicijntoediening</strong> DOCENTENHANDLEIDING<br />

Lijst van benodigde materialen, hulpmiddelen en voorzieningen<br />

Voor deze opdracht zijn geen speciale materialen nodig.<br />

Inleiding<br />

Met deze aanleeropdracht kunt u, aansluitend op de belevingswereld van de leerlingen, een relatief<br />

nieuw onderwerp aansnijden: gereguleerde medicijnafgifte. Aan de hand van de suikerziekte van een<br />

fictieve leeftijdsgenoot gaan de leerlingen nadenken over de beste manier van insulinetoediening. Via<br />

de websites (zie informatie op het internet) kunnen ze zelf duidelijk inzien wat de beste methode zou<br />

zijn, namelijk een continue toediening van insuline in plaats van een incidentele toediening. Daarna<br />

wordt de leerlingen gevraagd om mogelijke uitwerkingen te vinden voor een toedieningssysteem.<br />

In deze aanleeropdracht doorlopen de leerlingen de volgende stappen van het ontwerpproces:<br />

[Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Ontwerpcyclus]<br />

1. Formuleren van de Ontwerpopdracht<br />

2. Opstellen van een Programma van Eisen<br />

3. Bepalen van de functie van het hechtmateriaal<br />

4. Bedenken van uitwerkingen om deze deelfuncties te realiseren<br />

5. Doen van een Ontwerpvoorstel: kiezen van het de meest veelbelovende uitwerking<br />

De in kaders aangegeven vragen dienen als leidraad voor de leerlingen en moeten beantwoord<br />

worden op het antwoordvel.<br />

Ontwerplogboek<br />

Indien uw leerlingen het onderwerp van deze aanleeropdracht aangrijpen als onderwerp voor het<br />

profielwerkstuk wordt aangeraden om hen tijdens het technisch ontwerpen een logboek bij te laten<br />

houden. Dit is onder meer van belang vanwege begeleidings- en beoordelingsaspecten. Zie hiervoor<br />

het ontwerplogboek van de Stichting leerplanontwikkeling (SLO); dit ontwerplogboek bevat onder<br />

andere richtlijnen voor de beoordeling van het ontwerpproces.<br />

Uiteraard kunt u tijdens deze aanleeropdracht uw leerlingen reeds met (elementen van) het<br />

ontwerplogboek laten oefenen.<br />

Ontwerpopdracht<br />

[Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Probleem analyseren en beschrijven]<br />

De eigenlijke ontwerpopdracht die de leerling moet formuleren luidt: ontwerp een systeem dat het<br />

suikergehalte in het bloed op peil houdt, waarbij de patiënt (Jasper) maximaal 1 maal per week een<br />

handeling dient te verrichten (zoals het bijvullen van de voorraad insuline).<br />

De bedoeling is dus dat de leerlingen een systeem ontwerpen dat continu de bloedsuikerspiegel van<br />

de diabetespatiënt meet en het bloedsuikerniveau indien nodig continu kan bijregelen.


Programma van eisen<br />

[Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Programma van Eisen]<br />

Het is met name van belang te wijzen op de toetsbaarheid van de eisen. “de patiënt moet weinig last<br />

hebben van de medicijntoediening” is dus geen goed geformuleerde eis, maar “de patiënt hoeft<br />

maximaal 1 keer per week het systeem bij te regelen” is wel goed geformuleerd.<br />

Enkele essentiële eisen die aan het systeem gesteld moeten worden, liggen op het gebied van:<br />

• Betrouwbaarheid<br />

• Nauwkeurigheid<br />

• De mogelijkheid tot handmatig ingrijpen<br />

• ...<br />

Concrete eisen aan het systeem zijn onder meer:<br />

• Het systeem moet afgeregeld kunnen worden op het ziektebeeld c.q. ziekteverloop van de<br />

patiënt<br />

• Patiënt mag maximaal 1 keer per week een handeling verrichten aan het systeem, zoals het<br />

bijvullen van de voorraad insuline of het meten van de bloedsuikerspiegel<br />

• Het systeem moet handzaam zijn en onopvallend door de patiënt te dragen zijn<br />

Enkele wensen die gebruikers/artsen hebben i.v.m het systeem:<br />

• onzichtbaar / discreet<br />

• niet in de weg zitten / last veroorzaken<br />

• ...<br />

Functies en Uitwerkingen<br />

[Zie ‘ABC voor ontwerpers’ m.b.t. onderdeel Ideeëntabel]<br />

De functie van het ontwerp is drieledig:<br />

• het meten van de bloedsuikerspiegel<br />

• het berekenen van de juiste hoeveelheid insuline<br />

• het toedienen van de insuline<br />

De functies en uitwerkingen kunnen het beste in tabelvorm worden weergegeven:<br />

FUNCTIES UITWERKINGEN<br />

Meten van de<br />

bloedsuikerspiegel<br />

Berekenen van<br />

hoeveelheid<br />

insuline<br />

Toediening van<br />

insuline


Hints voor leerlingen<br />

Mochten de leerlingen vast komen te zitten in een van de deelstappen van deze aanleeropdracht, dan<br />

volgen hier enkele hints om ze weer op gang te krijgen:<br />

Programma van eisen<br />

• Op welke plaats moet je systeem zich bevinden?<br />

• Hoe nauwkeurig moet de toediening van insuline zijn?<br />

• Wat kan er mis gaan en hoe kan er dan ingegrepen worden?<br />

• Wanneer en waarvoor is er ingrijpen van de patiënt/arts/verple(e)g(st)er nodig?<br />

Functies<br />

• Welke stappen onderneemt een diabeticus allemaal wanneer hij zichzelf insuline gaat<br />

toedienen?<br />

• Waar is de hoeveelheid toe te dienen insuline van afhankelijk?<br />

• Hoe kan de hoeveelheid toe te dienen insuline berekend worden?<br />

• Een automatisch systeem gebruikt meestal een model van de werkelijkheid<br />

Toelichting op automatische systemen<br />

Een bepaalde ‘inputparameter’ wordt gemeten. Deze wordt in het model van het systeem ingebracht<br />

en vergeleken met de gewenste waarde die deze inputparameter zou moeten hebben. Vervolgens<br />

berekent het systeem het verschil tussen de gewenste en daadwerkelijk waarde en regelt uiteindelijk<br />

het verschil tussen de werkelijke en de gewenste situatie bij.<br />

Een mooie vergelijking kan gemaakt worden met de moderne klimaatsbeheersingsinstallatie in een<br />

gebouw. Op een kastje in een bepaalde ruimte (kantoor, vergaderzaal, kantine, ...) kun je ingeven op<br />

welke tijdstippen het er warm moet zijn en waneer juist niet, wat de luchtvochtigheid moet zijn,<br />

enzovoorts. Het systeem meet de temperatuur en luchtvochtigheid in een bepaalde ruimte. Die wordt<br />

vervolgens vergeleken met de instellingen die je in het kastje hebt ingevoerd (het model). Aan de<br />

hand daarvan besluit de CV-installatie of en hoe er moet worden bijgeregeld.<br />

Verschillen tussen sturingssystemen en regelsystemen<br />

Er bestaan essentiële verschillen tussen een sturingssysteem en een regelsysteem.<br />

In het geval van diabetes zal een sturingssysteem af en toe de bloedsuikerspiegel meten (bijvoorbeeld<br />

1 maal per week) en vervolgens de dosering van de insuline voor langere tijd hetzelfde houden. De<br />

insulinedosering wordt dus op basis van een regelmatig, maar niet continu, gemeten grootheid<br />

berekend en deze dosering wordt vervolgens gedurende een langere tijd, bijvoorbeeld 1 week, niet<br />

aangepast.<br />

Een regelsysteem daarentegen meet continu de bloedsuikerspiegel en past de dosering van de<br />

insuline aan op basis van de gemeten waarde van de bloedsuikerspiegel. De dosering van de insuline<br />

wordt in dit geval niet voor een langere tijd constant gehouden, maar voortdurend aangepast aan de<br />

insulinebehoefte van de patiënt op basis van de daadwerkelijke glucoseconcentratie in het bloed.<br />

In het geval van deze aanleeropdracht kan enkel volledig aan de aanleeropdracht en de eisen van de<br />

patiënt voldaan worden indien het ontwerp uitgaat van een regelsysteem.<br />

Uitwerkingen<br />

Om op ideeën te komen kunnen de leerlingen zichzelf de volgende vragen stellen:<br />

• Wat voor manieren van medicijntoediening bestaan er allemaal?<br />

• Bij welke vorm van medicijntoediening is de minste betrokkenheid van de patiënt nodig?<br />

• ...


Informatie op internet<br />

Zie leerlingenhandleiding / vraagbaak. Daarnaast volgen hier nog een aantal additionele webadressen:<br />

http://www.diabetes.nl/<br />

http://www.novonordisk.be/n/view.asp?ID=15<br />

http://www.novonordisk.nl/webkit/kit/info/encyclopedia/1/1.asp<br />

http://www.physiol.med.vu.nl/physiol/student/bioreg/glucose.pdf<br />

http://www.niddk.nih.gov/health/diabetes/summary/altins/altins.htm<br />

Enkele bedrijven die wellicht bereid zijn om informatie ter beschikking te stellen:<br />

• Novordisk<br />

• Roche Diagnostics<br />

• Menarini<br />

Achtergrondinformatie<br />

Zie leerlingenhandleiding / vraagbaak. Twee mooie inleesartikelen (ook gegeven in de vraagbaak)<br />

zijn:<br />

http://www.rivm.nl/pers/PB062000.html<br />

http://www.rivm.nl/volksgezondheid/diabeteshulpmiddelen.html<br />

Daarnaast zijn bij deze docentenhandleiding twee achtergrondartikelen gevoegd (zie hieronder):<br />

• Biosensoren<br />

dit betreft een onderzoeksvoorstel voor een researchstage aan de TU/e binnen de Scheikundige<br />

Technologie / Biomedische Technologie. In het onderzoeksvoorstel wordt de opbouw en werking<br />

van een biosensor voor glucose beschreven en geeft derhalve de actuele stand van zaken weer<br />

(juni 2002) met betrekking tot een onderzoek aan biosensoren<br />

• Medicijnafgifte-systeem voor type II diabetes patiënten; glucose oxidase-decorated polysulfide<br />

particles for glucose-sensitive drug release<br />

dit betreft een onderzoeksvoorstel voor een researchstage aan de TU/e binnen de Scheikundige<br />

Technologie / Biomedische Technologie. Hoewel in het onderzoeksvoorstel de opbouw en werking<br />

van een medicijnafgifte-systeem voor diabetes type II wordt beschreven, geeft het toch de actuele<br />

stand van zaken weer (juni 2002) met betrekking tot een mogelijke aanpak van een geavanceerd<br />

medicijnafgifte-systeem<br />

Aangeraden wordt om deze artikelen niet aan uw leerlingen uit te reiken als achtergrondinformatie,<br />

zodat uw leerlingen bij het technisch ontwerpen niet in hun creativiteit geremd worden. Er zijn immers<br />

alternatieve methodes en aanpakken denkbaar voor de meting van de bloedsuikerspiegel en de<br />

toediening van medicijnen tegen diabetes, dan via de in de achtergrondartikelen beschreven<br />

glucosesensor en medicijnafgifte-systeem.<br />

Ondersteuning<br />

Indien u in uw onderwijspraktijk tijdens het inzetten van deze aanleermodule tegen onvolkomenheden<br />

aanloopt, dan kunt u hieromtrent contact opnemen met <strong>Techniek</strong> <strong>15+</strong> in Regio Zuid, zie hiervoor:<br />

www.techniek15plus.nl (klik op ‘Vraagbaak’ en vervolgens op ‘Expert Zuid’; vul daarna het<br />

elektronische vragenformulier in).<br />

Deze aanleermodule zal vervolgens herzien worden indien één en ander hiertoe aanleiding geeft. De<br />

meest actuele versie van deze aanleermodule kunt u vinden op www.techniek15plus.nl.


Indien enkele leerlingen van u het onderwerp van deze aanleeropdracht aangrijpen als uitgangspunt<br />

voor hun profielwerkstuk kunnen zij via de genoemde vraagbaak op www.techniek15plus.nl met<br />

<strong>Techniek</strong> <strong>15+</strong> contact opnemen, indien ondersteuning gewenst is bij het maken van het technisch<br />

ontwerp. <strong>Techniek</strong> <strong>15+</strong> kan ondersteuning bieden in het geval dat:<br />

• leerlingen naar literatuur willen zoeken in de bibliotheek van de TU/e<br />

• leerlingen aan een deskundige over hun onderwerp vragen willen stellen<br />

• leerlingen experimenten willen uitvoeren die op school niet mogelijk zijn<br />

Het is hierbij echter geen doelstelling om voor leerlingen een plan van aanpak, ontwerpopdracht,<br />

enzovoorts op te zetten. Leerlingen kunnen derhalve <strong>Techniek</strong> <strong>15+</strong> benaderen in het geval van een<br />

concrete vraag of probleem met betrekking tot hun ontwerp.<br />

Verantwoording<br />

Vraagbaak<br />

http://www.diabetesvereniging.nl<br />

http://www.howstuffworks.com/diabetes.htm<br />

http://www.accu-chek.nl/overdiabetes/index.html<br />

http://www.spinalhealth.net/insulin.html<br />

http://www.howstuffworks.com/food2.htm<br />

http://www.natuurlijkerwijs.com/suikers.htm<br />

http://www.planet.nl/living/0,1233,77_1742_491552_2855,00.html<br />

http://www.rivm.nl/pers/PB062000.html<br />

http://www.rivm.nl/volksgezondheid/diabeteshulpmiddelen.html<br />

http://www.bmt.tue.nl/opleiding/ogo/0102/3ejaar/3.1a.html#4<br />

http://www.delftintegraal.tudelft.nl/info/index.cfm?hoofdstuk=Artikel&ArtID=3798<br />

http://www.medi-reva.nl/diabetes.asp?hoofd=2<br />

http://www.novonordisk.nl/view.asp?ID=659<br />

http://www.lifescan.com<br />

http://www.jdrf.org/kids/cfk/2001/01/pump.html<br />

Informatie op internet<br />

http://www.diabetes.nl/<br />

http://www.novonordisk.be/n/view.asp?ID=15<br />

http://www.novonordisk.nl/webkit/kit/info/encyclopedia/1/1.asp<br />

http://www.physiol.med.vu.nl/physiol/student/bioreg/glucose.pdf<br />

http://www.niddk.nih.gov/health/diabetes/summary/altins/altins.htm<br />

Achtergrondinformatie<br />

http://www.rivm.nl/pers/PB062000.html<br />

http://www.rivm.nl/volksgezondheid/diabeteshulpmiddelen.html<br />

Onderzoeksvoorstel voor een researchstage m.b.t. biosensoren voor glucose, TU/e, Scheikundige<br />

Technologie / Biomedische Technologie, dr. Nico Sommerdijk, juni 2002<br />

Onderzoeksvoorstel voor een researchstage m.b.t. medicijnafgifte-systeem voor type II diabetes<br />

patiënten, TU/e, Scheikundige Technologie / Biomedische Technologie, dr. Nico Sommerdijk, Nicole<br />

Botterhuis BSc., juni 2002<br />

Ontwerplogboek<br />

Ontwerplogboek, Huub Huijs, Jos Smits, Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede, 2000


Afbeeldingen<br />

Injectie met pen: http://www.learn.co.uk/glearning/secondary/science/lesson01/scjab.htm<br />

Spuit 1: http://news.bbc.co.uk/hi/english/health/newsid_1868000/1868765.stm<br />

Spuit 2: http://www.lbah.com/Feline/diabetes.htm<br />

Eilandje van Langerhans: http://www.eni.gwdg.de/~marjan/Rupnik/pancreas.htm<br />

Bloedsuiker-regeling: Human Anatomy & Physiology, 5 th ed.<br />

Basenvolgorde insuline: http://www.prolune.org/insuline.htm<br />

Glucosemeter 2: http://www.asaging.org/Awards/awards02/design.html<br />

Meisje dat bij zichzelf insuline injecteert: http://www.chem.tue.nl/smo/MBE/Biosensors-<br />

Biocatalysis.htm<br />

Glucosemeter 1; Spuit + flesje; Infuus; Jet injector; Insulinepomp: met dank aan de houders van de<br />

rechten van deze bronnen, gezien de bronnen van deze afbeeldingen helaas niet meer te achterhalen<br />

zijn.<br />

Ofschoon iedere poging is ondernomen om de volgens auteurswet rechthebbenden van het in deze<br />

module opgenomen illustratiemateriaal te traceren, is dit in enkele gevallen niet mogelijk gebleken. In<br />

het onderhavige geval verzoekt de uitgever rechthebbende contact met hem op te nemen. Gezien het<br />

niet-commerciële karakter van deze module is bij het gebruik van de afbeeldingen ervan uit gegaan<br />

dat de houder van het copyright geen bezwaren tegen het gebruik van de afbeeldingen zal hebben.<br />

Met dank aan<br />

Auteur<br />

Ridder, Ronny de, TU/e, faculteit Scheikundige Technologie, <strong>Eindhoven</strong><br />

Externe deskundigen<br />

Botterhuis, BSc. Nicole, student Biomedische Technologie, TU/e, <strong>Eindhoven</strong><br />

Dekkers, dr. Nico, gepensioneerd oogarts, St. Elizabeth Ziekenhuis, Tilburg<br />

Hovens, Gerry, diabetes verpleegkundige, Máxima Medisch Centrum, Veldhoven<br />

Sommerdijk, dr. Nico, universitair onderzoeker, TU/e faculteit Scheikundige Technologie, <strong>Eindhoven</strong><br />

Vader, prof.dr.ir. Huib, klinisch chemicus, Máxima Medisch Centrum, <strong>Eindhoven</strong> en Veldhoven<br />

Klankbordgroep<br />

Althuizen, ir. Mariken, TU/e, faculteit Biomedische Technologie, <strong>Eindhoven</strong><br />

Bosboom, dr.ir. Mariëlle, TU/e, faculteit Biomedische Technologie, <strong>Eindhoven</strong><br />

Ceiler, dr.ir. Debbie, Sint Maartencollege, Maastricht en TU/e, Biomedische Technologie, <strong>Eindhoven</strong><br />

Dassen, drs. Math, Pleincollege Van Maerlant, <strong>Eindhoven</strong><br />

Dekkers, drs. Frits, Fontys Hogescholen, Aansluitingscentrum, <strong>Eindhoven</strong><br />

Graat, ing. Ab, Fontys Hogescholen, Toegepaste Natuurwetenschappen, <strong>Eindhoven</strong><br />

Heeswijk, drs. Tom van, Dr. Knippenbergcollege, Helmond<br />

Heijnen, Lambert (SLO)<br />

Lieshout, ir. Jac van, Pius X College, Bladel<br />

Nijman, ir. Cisca, Lorentz Casimir Lyceum, <strong>Eindhoven</strong><br />

Osch, ir. Arno van, SG Were Di, Valkenswaard<br />

Suos, drs. Conrad (projectleider), TU/e, Onderwijs Service Centrum, <strong>Eindhoven</strong>


Biosensoren<br />

Het functioneren van het menselijk lichaam is in grote mate afhankelijk van de efficiëntie waarmee het<br />

in staat is de concentraties van specifieke biomoleculen te reguleren. Bij het falen van een dergelijk<br />

mechanisme treedt meestal een ziektebeeld op, zoals in het geval van Diabetes Melitus, suikerziekte.<br />

In dit geval is het lichaam niet in staat voldoende insuline aan te maken voor een goede regulering<br />

van het glucosegehalte. De patiënt is gedwongen door middel van injecties dit tekort aan te vullen.<br />

Om dit op een veilige manier te doen is een nauwkeurige en bij voorkeur niet-invasieve meting van de<br />

bloedsuikerspiegel noodzakelijk. Een van de streefdoelen binnen het biomedisch onderzoek is dan<br />

ook de fabricage van een onderhuids implanteerbare glucosesensor die niet-invasief kan worden<br />

afgelezen.<br />

Figuur: Figuur:<br />

Structuur van glucose oxidase Opbouw van de biosensor voor glucose<br />

Figuur:<br />

Werkingsmechanisme van de biosensor voor glucose<br />

De sensor waaraan binnen de onderzoeksgroep gewerkt wordt, gebruikt het enzym glucose oxidase<br />

voor de selectieve herkenning van glucose. Het enzym oxideert glucose en produceert daarbij twee<br />

elektronen. Deze elektronen kunnen worden gebruikt om een elektrisch signaal te vormen dat<br />

evenredig is met de glucoseconcentratie. Geleidende polymeren kunnen worden gebruikt om een<br />

elektronisch contact tot stand te brengen tussen het enzym en de rest van de sensor. Om een<br />

betrouwbare sensor te maken moeten zowel het polymeer en het enzym stabiel zijn.<br />

Figuur:<br />

Stabiel polymeer<br />

dat eventueel toegepast kan worden in een biosensor voor glucose<br />

Bijlage 1 bij aanleermodule <strong>Medicijntoediening</strong> (docentenhandleiding) m.b.t. biosensor voor glucose


Recentelijk<br />

is er binnen de onderzoeksgroep een nieuw stabiel polymeer ontwikkeld, uitgerust met<br />

poly(ethyleen glycol) groepen (PEG-groepen). Deze PEG-groepen hebben als doel het enzym te<br />

stabiliseren. Tijdens de researchstage zal worden onderzocht of dit nieuwe polymeer geschikt is om<br />

te<br />

worden toegepast in glucose-sensoren. Hiervoor worden de invloed van het enzym op het polymeer<br />

(en vice versa) onderzocht, waarbij zowel naar de stabiliteit als de elektronische eigenschappen zal<br />

worden gekeken.<br />

Bovenstaande informatie is ontleend aan biomedisch technologische onderzoeken van de<br />

TU/e, faculteit Scheikundige Technologie (juni 2002). Met dank aan dr. Nico Sommerdijk<br />

voor het beschikbaar stellen van de informatie.<br />

Voor<br />

actuele informatie omtrent de biosensor, zie:<br />

http://www.chem.tue.nl/smo/MBE/Biosensors-Bioca talysis.htm<br />

oor meer (algemene) informatie omtrent dit en aanverwante onderzoeken, zie:<br />

V<br />

http://www.chem.tue.nl/smo/MBE/BMAClinks.htm<br />

http://www.chem.tue.nl/smo<br />

http://www.chem.tue.nl/<br />

http://www.bmt.tue.nl/<br />

Bijlage 1 bij aanleermodule <strong>Medicijntoediening</strong> (docentenhandleiding) m.b.t. biosensor voor glucose


Medicijnafgifte-systeem voor type II diabetes patiënten<br />

Het doel van het onderzoek is om een biomateriaal Pluronic ® , ontwikkeld aan de universiteit van<br />

Zürich in Zwitserland, geschikt te maken voor gecontroleerde medicijnafgifte bij diabetes type II<br />

patiënten. Dit medicijnafgifte-systeem zal reageren op een verhoging van de glucoseconcentratie in<br />

het bloed door middel van het afgeven van medicijnen als Glucovence ® of Prandin ® . Hiermee kan dit<br />

onderzoek een positieve bijdrage leveren aan de behandeling van diabetes bij diabetes type II<br />

patiënten, aangezien zij met een medicijnafgifte-systeem niet langer elke dag tabletten hoeven te<br />

slikken.<br />

Onderzoek<br />

a) Titel<br />

Polysulfide deeltjes met een Glucose oxidase coating voor glucosegevoelige medicijnafgifte.<br />

b) Vraagstelling<br />

Is het mogelijk om een medicijn vrij te laten uit een deeltje, fungerend als medicijnopslag, in<br />

reactie op een verhoging van de glucoseconcentratie in het bloed?<br />

c) Onderzoeksopzet<br />

Glucose oxidase is een enzym dat glucose oxideert. Bij dit oxidatieproces komt onder andere<br />

waterstofperoxide vrij. Dit waterstofperoxide wordt gebruikt om het medicijn vrij te maken uit de<br />

dragerbolletjes, die als medicijnopslag fungeren.<br />

Stappen<br />

− Koppelen van enzym Glucose oxidase aan het polymeer Pluronic ® ; met Pluronic ® kunnen<br />

bolletjes gemaakt worden die kunnen fungeren als medicijnopslag<br />

− Testen van de enzymatische activiteit van Glucose oxidase, nadat het aan Pluronic ® is<br />

gekoppeld<br />

− Onderzoeken of er nog steeds bolletjes gevormd worden (via een polymerisatieproces) met<br />

het Pluronic ® nadat het Glucose Oxidase eraan bevestigd is<br />

− Onderzoeken of het Glucose oxidase na het polymerisatieproces nog steeds enzymatisch<br />

actief is<br />

− De afgifte van een kleurstof (als teststof) uit het dragerbolletje onderzoeken in reactie op<br />

glucoseconcentraties<br />

− De kleurstof vervangen door een medicijn dat geschikt is voor type II diabetici en de afgifte<br />

van dit medicijn testen onder invloed van verschillende glucoseconcentraties<br />

Bijlage 2 bij aanleermodule <strong>Medicijntoediening</strong> (docentenhandleiding) m.b.t. medicijnafgifte-systeem voor type II<br />

diabetes patiënten


Glucose oxidase-decorated polysulfide particles for glucose-sensitive drug release<br />

Background<br />

Episulfides polymerize with an anionic ring opening mechanism that is not sensitive to the presence of<br />

protic compounds such as alcohols. Due to their hydrophobic nature, episulfides can even polymerize<br />

in water emulsion (Scheme 1).<br />

Scheme 1<br />

Once dispersed in a water<br />

environment,<br />

the monomer can be<br />

polymerized by the addition of<br />

a base, which deprotonates the<br />

initiator (a thiol).<br />

The resulting polymer is a<br />

poly(propylene sulfide) (PPS)<br />

This polymerization can be used for producing stable particles by cross-linking the polymer chains.<br />

The resulting particles are stable in water for months, with diameter tunable between 100-500 nm with<br />

low dispersity; additionally they are rubbery, strongly hydrophobic and oxidizable (giving hydrophilic<br />

particles). Their surface composition is dictated by the choice of the emulsifier, of which is known that<br />

it is irreversibly physically entrapped in the particle.<br />

State of the art<br />

R S<br />

R SH<br />

R S<br />

S<br />

n<br />

N<br />

S<br />

N<br />

S<br />

The emulsifier that guarantees the highest stability to these particles is the triblock copolymer<br />

Pluronic ® terminated with two OH groups (scheme 1).<br />

Bijlage 2 bij aanleermodule <strong>Medicijntoediening</strong> (docentenhandleiding) m.b.t. medicijnafgifte-systeem voor type II<br />

diabetes patiënten


Proposal<br />

Scheme 2<br />

The rubbery and oxidizable purple chains of<br />

poly(propylene sulfide) (PPS) are confined in the<br />

hydrophobic domain; the black poly(propylene<br />

glycol) blocks of Pluronic ® are there entrapped;<br />

orange hydrophilic poly(ethylene glycol) segments<br />

are displayed in the water phase and bear<br />

functional groups at the extremities.<br />

One of the next steps in this research is studying<br />

the reactivity of these alcoholic groups.<br />

Instead of the OH-bearing commercially available Pluronic ® , or together with it, a Pluronic whose<br />

terminal OH groups have been reacted with the enzyme glucose oxidase will be used to make the<br />

polysulfide particles. This will make the particles extremely sensitive to the presence of glucose,<br />

because of the local high enzyme concentration. The in membrana generated hydrogen peroxide,<br />

through oxidation of glucose by glucose oxidase, would efficiently oxidize the particles by means of a<br />

surface erosion mechanism, possibly releasing molecules incorporated in the carrier.<br />

In other words, a signal such as the blood glucose concentration could be translated into the release<br />

of therapeutic agents by the use of an appropriate ‘actuator’, which is the enzyme-mediated oxidation<br />

of the PPS core.<br />

In perspective, these carriers would be suitable for drug release in pathological conditions<br />

characterized by excessive glucose concentration, such as in diabetes mellitus.<br />

Bijlage 2 bij aanleermodule <strong>Medicijntoediening</strong> (docentenhandleiding) m.b.t. medicijnafgifte-systeem voor type II<br />

diabetes patiënten


Bovenstaande informatie is ontleend aan biomedisch technologische onderzoeken<br />

van de <strong>Universiteit</strong> van Zürich, Zwitserland en de TU/e, faculteit Scheikundige<br />

Technologie (juni 2002). Met dank aan dr. Nico Sommerdijk en Nicole Botterhuis voor<br />

het beschikbaar stellen van de informatie.<br />

Voor actuele informatie omtrent gecontroleerde medicijnafgifte, zie:<br />

http://www.chem.tue.nl/smo/MBE/MolecularEngineering.htm<br />

Voor meer (algemene) informatie omtrent dit en aanverwante onderzoeken, zie:<br />

http://www.chem.tue.nl/smo<br />

http://www.chem.tue.nl/<br />

http://www.bmt.tue.nl/<br />

Bijlage 2 bij aanleermodule <strong>Medicijntoediening</strong> (docentenhandleiding) m.b.t. medicijnafgifte-systeem voor type II<br />

diabetes patiënten

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!