Американские исследователи научились создавать таблетки с микродвигателями — самодвижущимися частицами, высвобождающими лекарство или другое вещество при попадании в желудок. Матрица таблетки упрощает доставку микродвигателей до желудка, а также защищает их, рассказывают ученые в журнале ACS Nano.

Многие группы исследователей разрабатывают микродвигатели для применения внутри человеческого тела. Как правило, они представляют собой микрочастицы, в основном выполненные из магния или цинка, которые при попадании в желудок реагируют с соляной кислотой и двигаются реактивному импульсу при выделении водорода. Такие микродвигатели уже начали испытывать на мышах, в том числе для доставки настоящих лекарств, а не модельных веществ-маркеров. Одна из не решенных до конца проблем микродвигателей заключается в способе их доставки в организм. Как правило, во время экспериментов на мышах или других модельных объектах их вводят с помощью инъекции.

Группа под руководством Джозефа Вана (Joseph Wang) из Калифорнийского университета в Сан-Диего несколько лет занимается разработкой самих микродвигателей. Они научились создавать содержащие их таблетки, упрощающие доставку до желудка. Созданные ими микродвигатели представляют собой многослойные сферические частицы размером около 20 микрометров. Большую часть частицы занимает магниевое ядро, а над ним располагается слой диоксида титана, а также чувствительный к pH полилактид ко-гликолид (PLGA), выступающий в качестве носителя лекарства или другого вещества. Кроме того, на некоторые микродвигатели ученые также наносили 100-нанометровый слой хитозана, обеспечивающий прилипание к стенкам желудка. В процессе нанесения внешних слоев часть магниевого ядра все же остается открытым, благодаря чему эта область может взаимодействовать с соляной кислотой.

Emil Karshalev et al. / ACS Nano, 2018

В качестве матрицы для защиты микродвигателей исследователи использовали смесь из дисахаридов — мальтозы и лактозы. Процесс создания таких таблеток достаточно прост. Изначально микродвигатели смешивают с лактозой и мальтозой, после чего в эту смесь добавляют водно-спиртовой раствор, превращающий смесь в пасту, которую заливают с формы. После затвердевания в формах образуются готовые к употреблению таблетки.

Процесс высвобождения микродвигателей из матрицы. Emil Karshalev et al. / ACS Nano, 2018

В своей работе ученые использовали в качестве модельного вещества внутри микродвигателей не настоящее лекарство, а флуоресцентный краситель, упрощающий отслеживание процесса высвобождения вещества из микродвигателя. Исследования в лабораторных условиях и на мышах показало, что матрица таблетки не мешает высвобождению микродвигателей и последующему равномерному распределению флуоресцентного маркера по желудку.

Схема изготовления таблеток. Emil Karshalev et al. / ACS Nano, 2018

Исследователи отмечают, что, несмотря на успешные испытания, перед реальным применением таких таблеток стоит несколько препятствий. К примеру, технологический процесс создания самих микродвигателей не подходит для массового производства.

В конце прошлого года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) впервые одобрило использование электронной таблетки. Она содержит датчик, отсылающий данные о приеме лекарства на смартфон пациента, а также, при его желании, лечащему врачу и родственникам.

Автор: Григорий Копиев