Полимерные капсулы с тройным действием для направленной доставки лекарств против рака

Химики из Университета Алабамы в Бирмингеме разработали полимерные капсулы с тройным действием для борьбы с раком, что приближает перспективу направленной доставки лекарств к доклиническим испытаниям.

Эти многослойные капсулы демонстрируют три характеристики, которые было трудно объединить в одной системе:

  1. Хороший контраст для визуализации, позволяющий детектировать их с помощью ультразвука низкой мощности.
  2. Стабильная и эффективная инкапсуляция противоракового препарата доксорубицина.
  3. Контролируемое высвобождение содержимого под действием ультразвука как низкой, так и более высокой мощности.

Эти особенности создают систему направленной доставки для таргетинга солидных опухолей. Низкомощный диагностический ультразвук может визуализировать нанокапсулы по мере их накопления в опухоли, а терапевтический ультразвук более высокой дозы высвободит препарат непосредственно в цели, минимизируя токсичность для остального организма.

"Мы представляем совершенно иной подход к лечению солидных опухолей человека... используя эти капсулы как платформу для доставки", — говорит Эугения Харлампьева, Ph.D.

Капсулы создаются методом послойной сборки из биосовместимых компонентов: танина (TA) и поли(N-винилпирролидона) (PVPON). Слои формируются вокруг растворимого ядра из диоксида кремния или карбоната кальция, которое удаляется после сборки.

Ключевые результаты исследования:

  • Чувствительность капсул к ультразвуку и их механическая жесткость регулируются за счет:
    • Количества слоев TA/PVPON.
    • Молекулярной массы PVPON.
    • Соотношения толщины оболочки к диаметру капсулы.
  • Пустые капсулы диаметром 5 микрометров (толщина оболочки ~50 нм) показали ультразвуковой контраст, сравнимый с коммерческим контрастным агентом Definity.
  • Капсулы, загруженные доксорубицином, демонстрировали в 2–8 раз более высокий контраст по сравнению с пустыми. Контраст не менялся после шести месяцев хранения и не подавлялся при инкубации в сыворотке.
  • Терапевтическая доза ультразвука вызвала разрыв 50% загруженных капсул, высвободив достаточно доксорубицина для индукции 97% цитотоксичности в культуре клеток аденокарциномы молочной железы человека. Клетки, инкубированные с интактными загруженными капсулами, оставались жизнеспособными.

Таким образом, капсулы TA/PVPON обладают высоким потенциалом в качестве тераностических агентов — систем, сочетающих диагностическую визуализацию и терапевтическую доставку лекарств.

Следующим важным доклиническим шагом станут исследования на животных моделях для изучения времени циркуляции капсул в крови и их распределения в организме.