Полимерные покрытия — ключевой шаг к пероральному приёму белковых препаратов
Новое исследование показало, что разработанное в Университете Брауна «биоадгезивное» покрытие значительно улучшило всасывание в кровоток из кишечника наночастиц, которые в будущем могли бы доставлять белковые препараты, такие как инсулин. Это необходимое условие для приёма лекарств через рот, а не путём инъекции.
Чтобы белковые препараты, такие как инсулин, можно было принимать перорально, биоинженерам нужно безопасно доставить их через желудок в тонкий кишечник, где они могут всосаться в кровь. Прогресс был медленным, но новое исследование сообщает о важном технологическом прогрессе: «биоадгезивное» покрытие значительно увеличило усвоение полимерных наночастиц из кишечника у крыс, и частицы доставлялись в ткани по всему телу способом, который потенциально можно контролировать.
«Результаты этих исследований убедительно подтверждают использование биоадгезивных полимеров для усиления поглощения нано- и микрочастиц из тонкого кишечника для пероральной доставки лекарств», — пишут исследователи в Journal of Controlled Release.
Автор работы, Эдит Матиовиц, профессор медицинских наук, более десяти лет разрабатывает биоадгезивные покрытия, которые заставляют наночастицы прилипать к слизистой оболочке кишечника, чтобы они поглощались его эпителиальными клетками и попадали в кровоток. Идея в том, что белковые лекарства будут находиться внутри наночастиц.
В новом исследовании, опубликованном онлайн 21 июня, одно из самых многообещающих покрытий — химическое вещество под названием PBMAD — было протестировано как в лаборатории, так и на животных моделях.
Прилипнуть, всосаться, прибыть
Новые результаты были сосредоточены на вопросе о том, сколько частиц, с покрытием PBMAD или без, будет поглощено кишечником и распределено по тканям. Для удобства отслеживания в организме команда использовала «неразрушаемые» частицы, не несущие лекарства.
Исследователи использовали частицы диаметром около 500 нанометров из двух материалов:
- Полистирол — довольно хорошо прилипает к слизистой кишечника.
- ПММА — не прилипает.
Часть частиц ПММА была покрыта PBMAD, чтобы проверить, улучшит ли покрытие их адгезию и всасывание.
Лабораторные тесты показали, что частицы с покрытием PBMAD обладают самой сильной адгезией к ткани кишечника, связываясь более чем в 2 раза прочнее, чем непокрытые частицы ПММА, и примерно в 1.5 раза прочнее, чем частицы полистирола.
В основном эксперименте разные типы частиц вводили в кишечник крысам, чтобы проверить их всасывание и распределение через 5 часов.
- Крысы, получившие частицы с покрытием PBMAD, усвоили 66.9% дозы.
- Крысы с частицами полистирола усвоили 45.8%.
- Крысы с непокрытыми частицами ПММА усвоили всего 1.9%.
Распределение частиц по тканям также сильно различалось:
- Более 80% усвоенных частиц полистирола попало в печень и 10% — в почки.
- Частицы ПММА (покрытые и нет) распределялись по гораздо более широкому спектру тканей, но в разных пропорциях. Например, частицы с покрытием PBMAD чаще попадали в сердце, а непокрытые — в мозг.
Фармацевтический потенциал
Тот факт, что частицы схожего размера, но с разными поверхностными свойствами, по-разному распределялись в тканях через одно и то же время, позволяет предположить, что учёные смогут «настраивать» частицы для доставки в конкретные части тела, по сути, создавая целевые пероральные препараты.
«Распределение в организме можно в некоторой степени контролировать с помощью типа используемого полимера», — говорит Матиовиц.
Сейчас её группа изучает биophysics процесса поглощения частиц с покрытием PBMAD кишечником. Также предстоит продемонстрировать доставку белковых лекарств в достаточном количестве к нужным тканям.
«Это означает, что если я правильно покрою биоразрушаемые наночастицы, я смогу усилить их поглощение. Биоразрушаемые наночастицы — это то, что мы в конечном итоге хотим использовать для доставки белков. Цифры, которые мы увидели, делают эту цель более достижимой», — заключает Матиовиц.