Нацеленные наночастицы и покрытия для имплантатов: два подхода к улучшению медицины

Исследования аспирантов MIT Стивена Мортона и Нисарга Шаха из лаборатории профессора Полины Хаммонд демонстрируют потенциал послойной сборки материалов для создания персонализированных методов лечения рака и улучшения костных имплантатов.

Суть технологии

Метод послойной сборки (layer-by-layer) позволяет наносить специфические материалы на поверхность различных субстратов — от наночастиц до имплантатов. Это обеспечивает контролируемое высвобождение терапевтических агентов: от химиотерапевтических препаратов до факторов роста костной ткани. Использование натуральных материалов помогает снизить вредные побочные эффекты.

Борьба с трудноизлечимыми раками

Работа Мортона сосредоточена на создании липосомных наночастиц, доставляющих лекарства для лечения агрессивных форм рака, таких как трижды негативный рак молочной железы (TNBC) и немелкоклеточный рак легких.

• Комбинированная терапия: В одном из исследований наночастицы обеспечивали временное ступенчатое высвобождение химиопрепаратов эрлотиниба и доксорубицина. Это привело к уменьшению опухолей у мышей, в то время как рост продолжался у контрольных групп.
• Таргетирование: Слой гиалуроновой кислоты помогает наночастицам проходить через организм, а фолат, прикрепленный к их оболочке, связывается с рецепторами на раковых клетках.
• Подавление устойчивости: В другом подходе используется короткая интерферирующая РНК (siRNA) в составе наночастиц. siRNA блокирует ген в раковой клетке, который отвечает за выброс химиопрепаратов. В исследованиях использовался поли-L-аргинин (PLA) как перспективный носитель siRNA.

Улучшение костных имплантатов

Исследования Шаха направлены на создание покрытий для имплантатов, которые способствуют их лучшему сращиванию с костью.

• Стимуляция роста: Послойные покрытия, содержащие костный морфогенетический белок–2 (BMP-2) и гидроксиапатит (HAP), в исследованиях на мышах стимулировали рост новой костной ткани непосредственно на имплантате, создавая прочное соединение.
• Дополнительные функции: В покрытия также можно включать антибиотики для предотвращения инфекций.
• Биоразлагаемые каркасы: Используются полимеры с гидролитической деградацией, которые растворяются по мере формирования новой кости.

Текущий статус и перспективы

• Доклиническая стадия: Технологии проходят испытания на мелких лабораторных животных (мыши, кролики). Следующий этап — исследования на крупных животных (собаки, козы).
• Коммерциализация: Методы спрей-покрытия и PRINT (для создания наночастиц) коммерциализируются. Стартап LayerBio работает над применением технологий в тканевой инженерии кости и доставке лекарств через повязки.
• Персонализированная медицина: Технология позволяет создавать комбинации терапевтических агентов, включая siRNA, которую можно модифицировать для подавления конкретных генов-мишеней у отдельного пациента после генетического скрининга.
• Сроки: По оценкам исследователей, путь от доклинических успехов до клинического применения может занять от пяти до семи лет. Для TNBC, где нет специфической терапии, процесс утверждения FDA может быть ускорен.