Новый наногель для доставки лекарств

Ученые уделяют большое внимание использованию гелей для доставки лекарств, поскольку гелю можно придать специфическую форму и создать его таким образом, чтобы груз выводился периодически. Однако современные гели не всегда удобны, поскольку их приходится вводить хирургическим путем.

Чтобы исправить этот недостаток, химики Массачусетского Технологического Института (Massachusetts Institute of Technology, MIT, США) создали новый тип самовосстанавливающегося гидрогеля, который можно вводить через шприц. По мнению исследователей, подобные гели, способные переносить один или два лекарственных препарата одновременно, могли бы использоваться, помимо прочего, для лечения рака, макулодистрофии или заболеваний сердца.

Структура нового геля представляет собой ячеистую сеть, состоящую из двух компонентов: полимерных наночастиц, оплетенных нитями другого полимера – целлюлозы.

«Мы получили гель, который может менять форму при приложении давления и затем, что важно, – восстанавливаться при ослаблении сил. Это позволит продавить его через шприц или иглу и ввести в организм без операции», – рассказывает Марк Тиббитт (Mark Tibbitt), старший научный сотрудник Института Коха по Интегративным Онкологическим Исследованиям при MIT (Koch Institute for Integrative Cancer Research), один из ведущих авторов статьи, опубликованной в журнале Nature Communications.

Ранее ученые создавали гидрогели для биомедицинских целей, формируя необратимые химические связи между полимерами. Такие гели, используемые, помимо прочего, для создания мягких контактных линз, – упругие и крепкие, но приданная им однажды форма не может легко меняться.

Исследовательская группа из MIT задалась целью создать гель, способный выдерживать большую механическую силу (поперечную силу), и затем менять форму. Ранее другая исследовательская группа разработала такие гели, создав белки, самостоятельно собирающиеся в гидрогели, однако, их подход требовал сложных биохимических процессов. Группа из MIT решила создать что-то более простое. Их подход основан на сочетании двух легкодоступных компонентов. Один из них – это наночастицы, сформированные из сополимеров PEG-PLA, впервые разработанные десятки лет назад в лаборатории Роберта Лангера (Robert Langer), главного автора публикации, и в настоящее время часто используемые для упаковки и доставки лекарственных препаратов. Для формирования гидрогеля исследователи смешали эти частицы с полимером – в данном случае – с целлюлозой.

Каждая полимерная цепочка формирует слабые связи с множеством наночастиц, выстраивая слабо связанные сетки из полимеров и наночастиц. Поскольку каждая точка сочленения достаточно слаба, связи легко разрываются под механическим давлением, таким как при инъекции через шприц. Когда поперечные силы преодолены, полимеры и наночастицы формируют новые связи, восстанавливая гель.

Использование двух компонентов для создания геля дало исследователям возможность доставлять одновременно два типа препаратов. Наночастицы PEG-PLA имеют внутренний центр, идеально подходящий для переноса низкомолекулярных гидрофобных соединений, к которым относится множество химиотерапевтических препаратов. Кроме того, полимеры, существующие в водном растворе, могут переносить гидрофильные молекулы, какими являются белки, в том числе антитела и факторы роста.

Долговременная доставка лекарств

В своей работе исследователи показали, что гели выдерживают инъекции под кожу мышам и успешно выводят два препарата – гидрофобный и гидрофильный – в течение нескольких дней.

Такой тип геля обладает важным преимуществом перед инъекцией жидких растворов для доставки лекарств в форме наночастиц: в то время как раствор сразу распространяется по всему организму, гели остаются на месте инъекции, что позволяет лекарству направленно действовать в конкретной ткани. Более того, свойства всех компонентов геля можно подстроить таким образом, чтобы переносимые ими лекарственные препараты выводились с различной скоростью, позволяя направлять их на различные цели.

В настоящее время исследователи изучают возможность использования геля для доставки противоангиогенных препаратов для лечения макулодистрофии. Сейчас пациенты получают эти препараты, предотвращающие рост кровеносных сосудов, посредством ежемесячных инъекций в глаз. Исследовательская группа из Массачусетса рассчитывает, что новый гель можно будет настроить на доставку лекарственных препаратов в течение нескольких месяцев, что снизит частоту инъекций.

Другой потенциальной областью применения гелей является доставка факторов роста, способствующих восстановлению поврежденной сердечной мышцы после инфаркта. Кроме того, исследователи продолжают искать возможность использования гелей при доставке противораковых препаратов для поражения опухолевых клеток, оставшихся после хирургического вмешательства. В таком случае гель будет нагружен соединением, привлекающим раковые клетки к гелю, а химиотерапевтический препарат будет их поражать. Это позволит уменьшить число остаточных опухолевых клеток, которые часто дают начало новым опухолям после операции.

«После удаления опухоли остается полость, которую можно заполнить нашим материалом, выполняющим терапевтические функции на протяжении длительного времени, связывая и поражая оставшиеся клетки», – говорит Эрик Эппель (Eric Appel), один из ведущих авторов публикации.

 

 

Новый гель состоит из ячеистой двухкомпонентной сети: полимерных наночастиц, обмотанных нитями целлюлозы. (фото: © Angelika Smile / Fotolia)

Ссылка: http://cbio.ru/page/43/id/5664/

Первый Санкт-Петербургский Государственный Медицинский Университет, Кафедра клинической фармакологии и доказательной медицины. © 2007-2017. При использовании материалов сcылка на кафедру клинической фармакологии и доказательной медицины обязательна.
Query time: 0,0049 s Query count: 17 Total time:0,1122 s Source: database