Усовершенствованные гидрогелевые носители для противоопухолевых препаратов

актуальность

Современная химиотерапия пациентов с онкологическими заболеваниями часто опирается на использование нескольких лекарственных средств, полученных из биологических источников, в том числе бактериального или вирусного происхождения. Но подобные биологические препараты легко деградируют и, соответственно, инактивируются при попадании в организм человека [2]. Таким образом, с точки зрения терапии, эффективная доставка и высвобождение этих соединений в целевых участках опухоли имеет первостепенное значение. В то же время проектирование носиив доставки противоопухолевых препаратов требует наличия функциональных материалов, способных распознавать микросреду опухоли, характеризующаяся кислыми или восстановительными свойствами. Гидрогели являются потенциальными носителями белковых препаратов, поскольку наряду со значительным содержанием воды чувствительны к воздействию внешних раздражителей. Однако сочетание способности реагировать на множественные стимулы и возможности биодеградации по сей день оставалось сложной задачей в указанной сфере технологий.

В недавнем работе, осуществленной учеными Токийского университета науки (Tokyo University of Science), Япония, и Университета Осаки (Osaka University), Япония, синтезированы уникальные трехмерные термо- и рН-чувствительные гидрогели, которые способны эффективно выполнять функции системы доставки лекарств. Активные соединения, которыми нагружено такие гидрогели, остаются относительно стабильными благодаря сетчатой ​​структуре и органической тканиноподибний консистенции указанных систем доставки. Кроме того, высвобождение лекарств с гидрогелей возможно контролировать, конструируя их таким образом, чтобы они меняли свои размеры и освобождали действующее вещество в ответ на определенные стимулы или незначительные изменения условий, таких как температура или pH внутренней среды [1]. Статья опубликована 10 марта 2021 в издании «Journal of Controlled Release».

Сверхчувствительные системы доставки лекарств на основе гидрогелей

В представленном исследовании авторами подано подробное поэтапное описание создание новых гидрогелей на основе синтетического полимера полиэтиленгликоля, диглицидилового эфира и серосодержащей органического соединения цистамин. В условиях низких температур такие гидрогели увеличиваются в размерах, а при физиологической температуре уменьшают свой объем. Кроме того, благодаря наличию третичных аминогрупп усовершенствованные гидрогели реагируют на изменения pH. Известно, что показатель pH микроокружения опухоли колеблется в пределах 5,5-6,5 благодаря процессам гликолиза в онкоклеток. В восстановительных условиях такой среды гидрогели деградируют в результате разрыва дисульфидных связей и превращаются в водорастворимые олигомеры с низкой молекулярной массой, которые легко выводятся из организма.

Для дополнительной проверки свойств разработанных гидрогелей последние было погружено специфическими белками, используя их температурозалежни свойства к увеличению и уменьшению объема. После этого проведено тестирование контролируемого высвобождения действующего вещества в кислой и щелочной средах. По результатам эксперимента установлено, что количество активного соединения, которой погружено гидрогель можно контролировать, изменяя размеры ячеек полимерной сетки путем модуляции температуры, предусматривает возможность настройки системы доставки соответствующих лекарств. Кроме того, сетчатая структура гидрогеля и электростатические взаимодействия в его сети гарантируют, что протеины остаются невредимыми до момента их доставки. Экспериментально доказано, что загружены белковые препараты полностью высвободились лишь при условии щелочного pH.

вывод

По мнению исследователей, использование разработанных гидрогелей и их гибкие свойства является важным шагом в следующем создании индивидуальных систем доставки лекарств, которые были бы специфичными для отдельного пациента. Указанное может стать мощным инструментом персонализированной медицины. Кроме того, разработан метод доставки лекарств имеет потенциал конечного терапевтического воздействия на онкоклетки, которые могли остаться после проведенного хирургического вмешательства, например, в случае имплантации такого материала в пораженные участки после резекции опухоли.

Наконец авторы подчеркнули, что разработанный ими простой, но необычный способ доставки лекарств на основе чувствительных гидрогелей является одним из нескольких возможных перспективных методов, способных дать эффективный ответ на вызов, который стоит перед пациентами с онкологическими заболеваниями.

1. Komatsu S., Tago M., Ando Y. et al. (2021) Facile preparation of multi-stimuli-responsive degradable hydrogels for protein loading and release. J. Control. Release, 331: 1-6. doi: 10.1016 / j.jconrel.2021.01.011.
2. Wu J., Xu S., Han CC et al. (2021) Controlled drug release: On the evolution of physically entrapped drug inside the electrospun poly (lactic-co-glycolic acid) matrix. J. Control. Release, 331: 472-479. doi: 10.1016 / j.jconrel.2021.01.038.

Н.А. Савельева-Кулик,
редакция журнала «Украинский медицинский журнал»