Ученые Томского политехнического университета и Лондонского университета королевы Марии разработали «умные» капсулы, которые позволят доставлять в нужную часть организма пациента  водорастворимые соединения. Такие капсулы размером примерно в два микрона имеют водонепроницаемые оболочки, внутрь которых могут  встраиваться наноразмерные магниты, позволяющие направлять движение лекарства к нужному участку организма пациента. Достигнув его, капсула уже сама постепенно растворяется, высвобождая наружу лекарство. Такие меры, по словам ученых, помогут доставлять к очагу заболевания препараты, в составе которых есть белки и другие водорастворимые вещества, используемые при лечении большого спектра самых различных заболеваний, в том числе онкологических и инфекционных.

На фото: Валерия Кудрявцева справа

Ученые отмечают, что разработанная ими технология не имеет аналогов. Результаты исследования опубликованы в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces (IF 3,887, Q1).

«Некоторые лекарства содержат в себе компоненты, быстро растворяющиеся в жидких средах. Например, белки в воде сразу начинают растворяться. В последние десятилетия были разработаны различные способы доставки лекарств, в том числе полимерные мицеллы, полиэлектролитные микрокапсулы, липосомы и другие. Однако при использовании этих технологий жидкости просачиваются внутрь «упаковки» нашего лекарства. В результате, соприкасаясь с водосодержащей средой организма пациента, его водорастворимые компоненты начинают растворяться, и эффекта от лечения не происходит. Нашей задачей стало улучшить удержание загруженного лекарства внутри таких микрокапсул и предотвратить попадание внутрь них жидкостей», — рассказывает главный автор научной статьи, магистрант Физико-технического института ТПУ Валерия Кудрявцева.

Для решения этой проблемы научный коллектив Лондонского университета королевы Марии под руководством Глеба Сухорукова, возглавляющего также лабораторию новых лекарственных форм Центра RASA на базе ТПУ, совместно с учеными лаборатории гибридных биоматериалов Томского политехнического университета под руководством доцента кафедры экспериментальной физики Сергея Твердохлебова впервые предложили создать комбинированную «упаковку» для таких лекарств, состоящую из кальций-карбоната, покрытого сверху тонким, микроскопическим, слоем из полимолочной кислоты — биодеградируемого полимера, который ученые ТПУ используют для создания растворяющихся в организме имплантатов.

«Исследования с этими материалами по отдельности ранее уже проводилась. Наши коллеги пробовали загружать лекарство либо в капсулы из полимолочной кислоты, либо в частицы кальций-карбоната. Никто не пробовал объединить свойства двух этих материалов. Мы решили проделать такой эксперимент и посмотреть, что в результате получится», — уточняет Валерия Кудрявцева.

Она уточняет, что исследования проводились в лабораторных условиях. Ученые пробовали растворять усовершенствованные капсулы, в составе которых использовалась комбинация двух этих материалов, в различных жидкостях, идентичных тем, что присутствуют в организме человека, и те успешно прошли испытания.

Фото: СЭМ изображение гибридных микрокапсул, полученные с помощью детектора а) вторичных электронов (топографический контраст), б) отраженных электронов (контраст по среднему атомному номеру).

«Благодаря покрытию из полимолочной кислоты, кальций-карбонат не растворялся в тех условиях, при которых растворяется обычно. Так как полимолочная кислота гидрофобна, она не позволяет жидкостям проникнуть внутрь капсулы и высвободиться лекарству. При этом, достигнув нужной точки в организме пациента, она сама начинает постепенно растворяться, затем растворяется и кальций-карбонат, и лекарственное вещество таким образом высвобождается и начинает действовать ровно там, где это нужно», — резюмирует Валерия Кудрявцева.

Она отмечает, что в отличие от существующих сегодня технологий в этой области, открытый политехниками и их коллегами из Великобритании способ создания микрокапсул для адресной доставки водорастворимых лекарств является на сегодняшний день наиболее эффективным и дешевым. В дальнейшем ученые планируют продолжить работу над усовершенствованием новой технологии. Например, испытать действие «умных» оболочек для водорастворимых лекарств уже внутри живого организма.

Справка:

Отметим, Валерия Кудрявцева также является одним из сотрудников лаборатории новых лекарственных форм на базе Центра RASA в Томске. Заведующий лабораторией —  Глеб Сухоруков, глава отделения биополимерных и биоорганических поверхностей Школы инженерных наук и материаловедения Лондонского университета королевы Марии (Великобритания). Научный коллектив лаборатории занимается разработкой новых способов доставки лекарственных средств в организм. Исследования лаборатории направлены на разработку технологий по созданию эффективных способов доставки различных лекарственных соединений с использованием метода инкапсулирования. .[intro]