Учёные создали гидрогелевую платформу для длительной и точной доставки лекарств

Неправильный приём лекарств — серьёзная проблема, ведущая к 10% госпитализаций и миллиардным расходам. Учёные из Университета Райса разработали новую платформу для доставки лекарств, которая может упростить соблюдение режима лечения и повысить его эффективность.

Исследование, опубликованное в Nature Nanotechnology, представляет собой пептидный гидрогель, который функционирует как трёхмерная сеть, контролирующая скорость высвобождения различных типов препаратов — от малых молекул до биологических препаратов, таких как инсулин и антитела.

Система, названная SABER (self-assembling boronate ester release), использует обратимые химические связи между двумя химическими группами — на пептиде и на молекуле лекарства. Это значительно продлевает время высвобождения препарата: лекарство временно «застревает» в сети каждый раз, когда связывается с пептидом.

Результаты экспериментов

• Лечение туберкулёза: Одна инъекция гидрогеля с препаратом против туберкулёза у инфицированных мышей превзошла по эффективности почти ежедневный пероральный приём того же лекарства в течение двух недель.
• Доставка инсулина: Инсулин в гидрогелях SABER успешно контролировал уровень сахара в крови у диабетических мышей в течение шести дней. Для сравнения: максимально переносимая доза инсулина, введённая обычным способом, гарантировала контроль лишь на четыре часа.

Принцип работы и разработка

Платформа решает ключевую проблему гидрогелей — слишком быстрое высвобождение малых молекул. Идея использовать динамические ковалентные связи (обратимо образующиеся и разрывающиеся) для создания «липкой» сети пришла к ведущему автору исследования Бретту Погостину.

«Вы можете представить, что вы рыбак в море, пытающийся поймать мелкую рыбёшку сетью, предназначенной для тунца. Миноги просто проплывают сквозь неё», — пояснил Погостин.

Модификация гидрогеля для взаимодействия с лекарствами, содержащими борную кислоту, позволила замедлить высвобождение за счёт обратимого связывания.

Преимущества и перспективы

• Биосовместимость: Гидрогель состоит из аминокислот и естественным образом разлагается в организме, не образуя токсичных побочных продуктов.
• Универсальность: Подход позволяет присоединить «ручку» к различным молекулам — малым лекарствам и крупным биологическим препаратам (антителам, гормонам, ферментам), не нарушая их активность.
• Потенциальные применения: Платформа может улучшить приверженность лечению при туберкулёзе и диабете, а также открыть новые возможности для точной доставки, например, в раковой иммунотерапии, где контроль времени и места высвобождения препарата может снизить побочные эффекты.

Разработка SABER стала результатом междисциплинарного сотрудничества химиков и биоинженеров. Сейчас исследователи работают над усовершенствованием системы и изучением её применений следующего поколения.