Гидрогель, запрограммированный на испускание одного лекарственного препарата только после полного испускания другого, а не на одновременное высвобождение двух и более лекарственных средств может существенно упростить доставку сложных терапевтических систем для лечения разных заболеваний. Для решения подобной задачи Йонг Вонг (Yong Wang) с коллегами из Университета Коннектикута функционализировал гидрогели, полученные из природных сахаридов с помощью аптамеров. При этом последовательности ДНК, комплементарные определенным аптамерам, позволяют высвобождать белки в ходе различных стадий.

Локализованное и контролируемое высвобождение белковых лекарственных препаратов важно, так как при случайном или одновременном высвобождении различных белков в случае полипротеиновой терапии (например – для регенерации тканей) велик риск развития побочных эффектов.

В настоящее время используются полимерный системы с порами различного диаметра, позволяющие различным белкам высвобождаться в различное время, но в том случае, если скорость и время высвобождения белка должны зависеть от прогресса лечения пациента, такая система также оказывается бесполезной.

Рис. 1. Микрочастицы загружают аптамером и
протеином, которые, гибридизуясь, замедляют
высвобождение лекарства-протеина до необходимости.
(Рисунок из J Am Chem Soc, 2012, DOI: 10.1021/ja305238a).

Чтобы решить проблему постадийного высвобождения лекарственного препарата исследователи использовали для контроля высвобождения лекарственных препаратов два хорошо известных аптамера – короткие пептидные цепочки, обладающие специфической мишенью, с которой происходит их связывание.

Выбранные аптамеры связываются с фактором роста эндотелия сосудов [ vascular endothelial growth factor (VEGF)] и с тромбоцитарным фактором роста ВВ [platelet-derived growth factor BB (PDGF-BB)].

Исследователи функционализировали частицы гидрогелей каждым из этих аптамеров для того, чтобы частицы могли связываться с каждым из двух белков-факторов. Для демонстрации возможностей функционализированных гидрогелей в качестве системы, удерживающей терапевтические белки, исследователи использовали микрочастицы из полистирола, покрытые стрептавидином, для практического применения, естественно потребуется изготовить контейнеры не из полистирола, а из **биологически совместимых и биоразлагаемых полимеров.

Исследователи продемонстрировали, что

в отсутствие сигнальных молекул высвобождение PDGF-BB из обычного гидрогеля происходило в четыре раза быстрее, чем из гидрогеля, модифицированного аптамером, связывающимся с PDGF-BB; сходная ситуация наблюдалась и для гидрогеля, модифицированного аптамером, специфичным по отношению к VEGF.

Затем исследователи использовали потоковую цитометрию и продемонстрировали, что

аптамеры могут эффективно удерживать терапевтические белки в гидрогелях, замедляя их высвобождение.