Наногелем для доставки ліків

Відео: Лекції

Вчені з усього світу давно цікавляться використанням наногелем для доставки ліків, які можуть вивільняти речовина протягом певного часу.

Але всі сучасні наносистеми далеко не завжди практичні, тому що повинні імплантуватися хірургічно.

Щоб подолати це серйозне обмеження, вчені з Массачусетського технологічного інституту розробили новий тип загоювального гідрогелю, який вводиться за допомогою шприца.

Такі гелі, які можуть нести одне або два лікарських речовини одночасно, здатні перевернути лікування раку, макулярної дегенерації, захворювань серця і ін.

Новий гель складається з суміші двох компонентів: полімерних наночастинок, які переплетені з нитками іншого полімеру, такого як целюлоза.

«Тепер у нас є гель, який може змінювати свою форму при натисканні, а після цього, що особливо важливо, він може відновлювати первісну форму. Це дає можливість ввести речовину шприцом, тоді як сучасні матеріали імплантують хірургічним шляхом », - пояснив доктор Марк Тіббітт (Mark Tibbitt), співробітник Інституту інтеграційних досліджень в онкології імені Коха при MIT.

Тіббітт був одним з творців наногелем і співавтором статті в журналі Nature Communications. Разом з ним над новим речовиною працювали науковий співробітник Ерік Аппель (Eric Appel), Меттью Веббер (Matthew Webber), випускник MIT Омід Вейсех (Omid Veiseh) і професор Інституту Коха Роберт Ленгер (Robert Langer).

Раніше дослідники вже розробляли гідрогелю для біомедичних цілей, в яких формуються міцні хімічні зв`язки між полімерами. Ці гелі, які можна використовувати для виробництва контактних лінз, є дуже міцними і надійними, але якщо їх форму одного разу порушити, то її непросто повернути назад.

Вчені з MIT вирішили створити гель, який буде витримувати сильні механічні дії, а потім повертатимуть колишню форму. Інші лабораторії створювали такі гелі з використанням модифікованих білків, але цей підхід дуже складний і дорогий. Потрібно було зробити щось простіше.

Їх наногелем складається з двох доступних і поширених компонентів. Один з них - це співполімери PEG-PLA, які є власною розробкою лабораторії Ленгера. Ці сополімери були створені кілька десятиліть тому, а сьогодні їх широко застосовують для упаковок ліків. Для створення самовідновлюватися наногелем був потрібен другий компонент - в нашому випадку це звичайна дешева целюлоза.

Ланцюги полімеру формують слабкі зв`язки з багатьма наночастинками. Оскільки ці зв`язки дуже тендітні, вони легко руйнуються при механічному впливі (наприклад, при ін`єкції). Коли вплив закінчується, то полімер і наночастинки формують нові зв`язки, відновлюючи форму.

Два компонента дають можливість доставляти з гелем відразу два лікарських речовини. Наночастки з PEG-PLA ідеально підходять для доставки гідрофобних низькомолекулярних речовин, в тому числі деяких хіміотерапевтичних засобів. Одночасно можна вводити гідрофільні молекули, такі як протеїни, антитіла і ростові фактори.

В ході експериментів на мишах було продемонстровано, що гідрогель дозволяв успішно вивільняти одночасно гидрофильное і гидрофобное лікарська речовина. Цей гель має важливу перевагу перед аналогами: він залишається на місці після ін`єкції і дозволяє впливати тільки на певну тканину (рану, пухлина). Властивості кожного компонента гелю можна «налаштувати» під конкретні потреби, щоб вони звільнялися із заданою швидкістю.

Тепер дослідники шукають спосіб доставки інгібіторів ангіогенезу для лікування макулярної дегенерації. При неоваскулярной формі макулярної дегенерації ці речовини зупиняють надлишковий ріст судин, який порушує зір. Сьогодні такі препарати вимагають щомісячних внутрішньоочних ін`єкцій. Команда з MIT сподівається, що їх наногелем можна буде запрограмувати на виділення лікарської речовини протягом декількох місяців, що дозволить істотно знизити кількість ін`єкцій.

Інша можливість застосування наногелем - це доставка ростових факторів, які відновлюють пошкоджений міокард після інфаркту. Дослідники говорять, що він знайде застосування і в онкології - для знищення пухлинних клітин, які залишаються після операції. В останньому випадку це може замінити ад`ювантна хіміотерапію, яку призначають після видалення для запобігання зростанню нових пухлин.

Розробка наногелем була профінансована Wellcome Trust, Фондом Misrock, Департаментом оборони США і Національними інститутами здоров`я (NIH).