Имплантируемые нанопровода для дистанционно управляемой доставки лекарств
Исследователи создали новую имплантируемую систему доставки лекарств на основе нанопроводов, которой можно управлять дистанционно.
Система использует нанопровода из полипиррола — проводящего полимерного материала, который реагирует на электромагнитное поле от отдельного устройства. Это позволяет контролировать высвобождение заранее загруженного препарата. Технология устраняет необходимость в трубках и проводах, используемых в других имплантируемых устройствах, которые могут приводить к инфекциям и другим осложнениям.
Как это работает
- Нанопровода выращиваются вертикально на тонкой золотой подложке, образуя структуру, похожую на ковёр, в сотни раз меньше человеческой клетки.
- Их можно загрузить лекарством. При воздействии определённого электромагнитного поля нанопровода высвобождают небольшие порции препарата.
- Процесс можно включать и выключать по желанию, как переключатель, с помощью соответствующего устройства, генерирующего поле.
- Для доставки к месту повреждения «ковёр» из нанопроводов переносят на каплях воды, где он удерживается за счёт поверхностного натяжения.
Экспериментальное подтверждение
Систему протестировали на мышах с компрессионными повреждениями спинного мозга, вводя кортикостероид дексаметазон.
- Патч нанопроводов размером 1–2 мм с дексаметазоном накладывали на хирургически обнажённые поражения спинного мозга.
- В течение недели ежедневно применяли электромагнитное поле на 2 часа.
- У генетически модифицированных мышей измеряли свечение белка GFAP (глиальный фибриллярный кислый белок) — маркера воспаления и рубцевания в центральной нервной системе.
- Через неделю у обработанных мышей сигнал GFAP был слабее, чем в контрольных группах (без лечения или без воздействия поля). В некоторых случаях сигнал был необнаружимым.
Текущие ограничения и будущие задачи
- Точный механизм высвобождения лекарства до конца не изучен; вероятно, это комбинация зарядовых эффектов и изменения формы полимера.
- Для каждого нового препарата необходимо подбирать оптимальные параметры электромагнитного поля.
- Глубина эффективной работы системы в тканях пока ограничена примерно 3 см.
- Не изучалось, приводит ли снижение количества астроцитов (клеток, экспрессирующих GFAP) к значимому улучшению заживления или функциональных исходов.
- Концентрация препарата в месте лечения неизвестна, так как она ниже предела системного обнаружения после диффузии в организм.
- Полипиррол биосовместим и инертен, но команда работает над созданием биоразлагаемой версии, которая растворялась бы после окончания лечения.
Исследование опубликовано в Journal of Controlled Release. Технология находится на ранних стадиях тестирования, но в перспективе может применяться для локальной доставки лекарств к травмам спинного мозга, язвам, глубоким костным повреждениям или опухолям, минимизируя системные побочные эффекты.