Створено систему доставки хіміопрепаратів на основі мікрочастинок

Мікрокапсули діаметром 5 мкм можуть вивільняти ліки під впливом ультразвуку.

Хіміки з Університету Алабами в Бірмінгемі (University of Alabama at Birmingham) розробили нові мікрокапсули для хіміотерапевтичних препаратів. Можливо, завдяки цьому винаходу спрямована доставка ліків наблизиться до доклінічних випробувань.

Багатошарові капсули мають три достоїнства, об'єднати які в одному об'єкті раніше не вдавалося. По-перше, капсули мають високу контрастність, тому за ними легко спостерігати за допомогою малопотужного ультразвуку. По-друге, ці оболонки здатні надійно і стабільно утримувати в собі препарат доксорубіцин, що використовується для лікування багатьох типів онкологічних захворювань. І, нарешті, по-третє, капсули можуть бути зруйновані як малопотужною, так і масованою ультразвуковою хвилею - це призведе до вивільнення лікарського препарату.

Терапевтичну ефективність нової розробки можна підвищити, модифікувавши поверхню капсул і підвищивши точність цілевказівки. Після цього лікарі зможуть за допомогою апарату для УЗД-діагностики спостерігати за тим, як нанокапсули концентруються в осередку захворювання. Потім лікувальний ультразвуковий апарат за допомогою більш потужного імпульсу змусить крихітні «бомби» розрядитися безпосередньо за місцем призначення, захищаючи решту організму від негативного впливу доксорубіцину або іншого хіміотерапевтичного засобу. Завдяки новій системі, можливо, вдасться подолати і ті обмеження, які накладає на дозування препарату його токсичність.

Оскільки розроблений спосіб доставки дозволить лікарям точно визначати місце і час впливу на пухлину, з часом цей підхід зможе замінити звичайну хірургію або системну хіміотерапію. Про це повідомляють автори дослідження, опублікованого у виданні ACS Nano.

"Ми задумали створити принципово новий підхід до лікування щільних пухлин різних підтипів, у тому числі - метастатичних уражень, викликаних раком кишечника, грудей, простати або легких, а також меланомами. Ці капсули будуть використовуватися як система доставки, - розповідає Євгенія Харлампієва, доцент відділення хімії Університету Алабами. - Вони можуть захистити препарат від переробки або передчасного вимивання з організму ".

Харлампієва створила «розумні» частинки, працюючи на стику кількох областей науки: хімії полімерів, нанотехнологій та біомедицини. За словами вченої, в даний час існує величезна, досі не задоволена потреба в керованих системах доставки ліків, які були б прості у виробництві.

Нові капсули складаються з перемежающихся шарів біосумісного танніну і полі-n-вінілпірролідону. Шари обертаються навколо ядра з кремнію або пористого карбонату кальцію, яке розчиняється після завершення формування капсули. Керуючи кількістю шарів, молекулярною масою полімеру і співвідношенням товщини капсули і її діаметра, вчені змогли змінити фізичні властивості частинок і їх чутливість до ультразвуку. Завдяки цьому, тепер потужність необхідної для розщеплення капсули ультразвукової хвилі не перевищує гранично допустимі значення.

Щоб з'ясувати, наскільки добре частинки будуть відображатися на екрані УЗД-сканера, дослідники створили капсули діаметром 5 мкм. Частинки такого розміру могли б пройти крізь легкові капіляри - діаметр еритроцитів, для порівняння, становить від 6 до 8 мкм. Більші частинки мали б більшу контрастність, але навряд чи змогли б вирішити завдання доставки препарату безпосередньо до місця призначення. Виявилося, що порожні капсули діаметром 5 мкм, виготовлені з 8 шарів танніну і «легкого» полімеру за контрастністю можна порівняти з поширюваним матеріалом для контрасту на основі мікросфер Definity. А коли в капсули помістили доксорубіцин, контрастність - залежно від сканера - збільшилася в 2 - 8 разів.

Мікросфери з доксорубіцином виявилися надзвичайно стабільними - їх здатність відображатися на екрані УЗД-апарату не змінилася і після 6 місяців зберігання.

Хвиля ультразвуку терапевтичної потужності виявилася здатною зруйнувати 50% заповнених препаратом капсул діаметром 5 мкм. Вивільненого при цьому препарату виявилося достатньо, щоб забезпечити 97% цитотоксичність у культурі клітин аденокарциноми молочної залози людини. Клітини аденокарциноми, які вирощувалися в одній ємності з неушкодженими мікрокапсулами, наповненими доксорубіцином, залишилися живі.

Таким чином, на думку Харлампієвої, нова розробка в поєднанні з ультразвуком володіє значним «терагностичним» потенціалом. За допомогою цього терміну вчена позначила подвійне призначення капсул - вони є одночасно терапевтичним засобом і діагностичною контрастною речовиною. Наступним кроком вчених стане дослідження капсул на тварин моделях. Необхідно з'ясувати, протягом якого часу частинки зберігаються в крові, і як вони поширюються по організму.