Инженеры создали наноноситель лекарств, имитирующий естественные молекулы, чтобы обойти защитные барьеры легких
Исследователи из Лаборатории мягкой биоматерии под руководством доцента Лихэна Цая в Школе инженерии и прикладных наук Университета Вирджинии разработали молекулу-носитель лекарств, которая может преодолевать естественные защитные барьеры легких. Это открытие предлагает новую надежду для лечения хронических и опасных респираторных заболеваний.
Команда, включая аспирантов Байцяна Хуана и Чжи-Цзяня Хэ, успешно продемонстрировала эффективность наноносителя на собственной модели «микро-человеческих дыхательных путей», которая воспроизводит геометрические и биологические особенности реальных дыхательных путей. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano.
Обход защитных систем
Легкие имеют многослойную защиту, которая задерживает и выводит патогены и вдыхаемые частицы. Эти же барьеры препятствуют доставке лекарств к целевым клеткам, что затрудняет лечение астмы, хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и легочного фиброза.
Новый полимер, названный bottlebrush полиэтиленгликоль (PEG-BB), быстро перемещается через защитные слои, имитируя муцины — естественные гликопротеины, определяющие свойства слизи. PEG-BB имеет такую же «форму ёршика»: центральную основу с множеством щетинок.
Гипотеза исследователей заключалась в том, что гибкость и червеобразная геометрия носителя позволят ему проникать через плотную сеть слизи и гелей, окружающих реснички, и попадать внутрь эпителиальных клеток, где необходимо действие лекарств.
Для проверки команда культивировала человеческие эпителиальные клетки дыхательных путей в своем устройстве и ввела флуоресцентные молекулы PEG-BB. Используя специальный микроскоп, они визуализировали, как светящиеся молекулы перемещаются через клетки.
Перспективы и дальнейшие шаги
Модель «микро-человеческих дыхательных путей» обеспечивает биологически сходную среду для изучения защиты легких без вреда для живых существ.
Лаборатория Цая специализируется на создании новых полимеров типа bottlebrush для точной медицины. Успех с PEG-BB — одно из последних достижений.
Новая технология обещает не только улучшить лечение заболеваний легких с меньшими побочными эффектами, но и открывает возможности для терапии состояний, затрагивающих слизистые поверхности по всему телу.
Следующий шаг — тестирование способности PEG-BB переносить молекулы лекарств через слизистый барьер. Команда экспериментирует с моделями in vitro и in vivo на мышах.