Нанодоставка лекарств с контролируемым высвобождением
Наноносители, благодаря своим размерам и селективности, – прекрасный способ доставить лекарственное средство в конкретные ткани. С помощью наночастиц в очаге поражения, например, в опухоли, можно создать высокую концентрацию препарата, сведя к минимуму его системные эффекты. Преимущества наноносителей состоят также в том, что они могут доставлять нерастворимые в воде субстанции и помогают значительно снизить эффективную дозу препарата.
Однако, при большом потенциале разработка наноносителей для лекарственных средств сталкивается с рядом проблем. В частности, наноносители приходится вводить путем многочисленных инъекций или длительных инфузий. В противном случае они могут вызывать в месте введения локальное воспаление.
Эван Скотт, специалист по биомедицинской инженерии из Инженерной школы МакКормика Университета Нортуэстерн (США) разработал* новую технологию, которая позволяет быстро вводить препарат на наноносителях и контролировать его высвобождение. Ее суть в том, что после введения в организм взвесь наноносителей прямо в месте инъекции быстро превращается в гидрогель, из которого наночастицы могут постепенно, длительное время, высвобождаться в кровоток. В конце концов, от геля ничего не остается, а значит местное воспаление не развивается, фиброзные ткани не формируются. Эта технология упрощает, например, введение вакцин (для ревакцинации не потребуются специальные инъекции, в нужное время антиген сам поступит в кровь из геля), гормональную или химиотерапию, др.
Ранее для замедленного высвобождения наноносителей были предложены полимерные матрицы. Их имплантируют в организм, и они постепенно высвобождают лекарство, запакованное в наночастицы. Однако, когда доставка закончена, полимерная матрица никуда не девается и, вызывая иммунный ответ, грозит нежелательными побочными эффектами.
Нитевидные наночастицы формируют гель и постепенно разрушаются с высвобождением мицелл, несущих лекарство*
В системе, разработанной Эваном Скоттом, роль матрицы играют сами наночастицы. Он нагружает лекарством нитевидные наночастицы, способные к самосборке: при введении в организм они образуют поперечные сшивки и формируют гидрогель. Последний медленно разрушается, образуя сферические наночастицы (мицеллы) с лекарством, запрограммированные на доставку в определенные ткани. Так как гидрогель состоит из самих наноносителей, то после их выхода в кровоток от него ничего не остается.
В опытах in vitro и in vivo группа Скотта показала, что система работает: при однократном подкожном введении наноносители исправно доставляли лекарственный препарат в лимфатические узлы на протяжении месяца.
В данный момент авторы работы занимаются разработкой систем нанодоставки для решения конкретных терапевтических задач: химиотерапии опухолей и вакцинации.
* Nicholas B Karabin, Sean Allen, Ha-Kyung Kwon, Sharan Bobbala, et al. (2018) Sustained micellar delivery via inducible transitions in nanostructure morphology // Nature Communicationsvolume, 2018, 9, Article number: 624. doi: 10.1038/s41467-018-03001-9.
