Ученые используют наноматериалы для локализованной и контролируемой доставки лекарств
Ученые из UCLA и Северо-Западного университета с помощью нанотехнологий разработали метод локальной и контролируемой доставки лекарств, невидимый для иммунной системы. Это открытие может привести к созданию новых и более эффективных методов лечения рака и других заболеваний.
Исследование, опубликованное 22 января 2008 года в журнале ACS Nano, демонстрирует огромный потенциал и клиническую значимость наноматериалов в таких областях, как онкология, эндокринология и кардиология.
Метод доставки
Исследователи использовали полимерные нанопленки толщиной около 4 нанометров на слой, чтобы создать матрицу (платформу) для удержания и медленного высвобождения противовоспалительного препарата. Эти пленки на порядки тоньше обычных покрытий для доставки лекарств. Нанометр — это одна миллиардная часть метра.
- «Используя эту систему, лекарства могут высвобождаться медленно и под контролем в течение недель или дольше», — сказал профессор микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики Genhong Cheng.
- Лекарство, вводимое перорально или через кровоток, распространяется по всему организму и выводится гораздо быстрее. Более локализованный и контролируемый подход может ограничить побочные эффекты, особенно у химиотерапевтических препаратов.
«Плащ-невидимка» для имплантатов
Исследователи покрыли крошечные чипы слоями инертных нанополимерных пленок, которые действовали как «плащ-невидимка», скрывая чипы от естественных защитных сил организма. Между слоями был добавлен противовоспалительный препарат Дексаметазон.
Чипы имплантировали мышам. Было обнаружено, что пленки с Дексаметазоном подавляли экспрессию цитокинов — белков, выделяемых клетками иммунной системы для ответа на чужеродное вторжение. Для сравнения иммунного ответа изучали мышей без имплантатов и с непокрытыми имплантатами.
- Непокрытые имплантаты вызывали воспалительную реакцию окружающих тканей, что в конечном итоге привело бы к отторжению имплантата организмом.
- Ткани мышей без имплантатов и мышей с имплантатами в «нано-плаще» были практически идентичны. Это доказало, что покрытые пленкой имплантаты эффективно защищены от защитной системы организма.
«Полимерные пленки обеспечили имплантатам плащ-невидимку, не позволяя иммунной системе атаковать», — сказал один из авторов Edward Chow.
Потенциал технологии
По словам старшего автора исследования, профессора Dean Ho, наноматериальная технология служит неинвазивной и биосовместимой платформой для доставки широкого спектра терапевтических средств.
Эта технология также может оказаться эффективным подходом для:
- Доставки нескольких лекарств.
- Контроля последовательности стратегий доставки нескольких препаратов.
- Увеличения срока службы обычных имплантируемых устройств, таких как кардиологические стенты, кардиостимуляторы и системы непрерывного мониторинга глюкозы.
«Для химиотерапии эта система может повысить эффективность лечения, предотвращая неконтролируемую доставку и возникающие в результате побочные эффекты у пациентов», — отметил Ho.
Перспективы для онкологии
Многие противораковые препараты, например химиотерапия, доставляются системно через кровоток. Они атакуют раковые клетки, но также и другие быстрорастущие клетки, вызывая побочные эффекты (анемия, тошнота, выпадение волос). Если бы химиотерапию можно было доставлять с помощью имплантата непосредственно к месту опухоли, такие побочные эффекты были бы ограничены.
«Если бы мы могли применять лечение локально и контролировать высвобождение препаратов, терапия могла бы быть более эффективной», — сказал Cheng.
Химиотерапевтические препараты потенциально можно размещать в высокой концентрации между полимерными пленками и имплантатом, установленным в месте опухоли. Лекарства будут высвобождаться медленно, со временем доставляя больше токсичных химических веществ непосредственно к раковым клеткам.
Это исследование предоставило доказательство принципа, что имплантаты в моделях животных можно покрывать материалами, делающими их невидимыми для иммунной системы. Cheng и Ho теперь тестируют на моделях животных, можно ли эффективно и безопасно применять и локально доставлять методы лечения рака с использованием наноматериалов.