Актуальність
Сучасна хіміотерапія пацієнтів з онкологічними захворюваннями часто спирається на використання декількох лікарських засобів, отриманих із біологічних джерел, зокрема бактеріального чи вірусного походження. Але подібні біологічні препарати легко деградують і, відповідно, інактивуються при потраплянні в організм людини [2]. Таким чином, з погляду терапії, ефективна доставка та вивільнення цих сполук в цільових ділянках пухлини має першочергове значення. Водночас проєктування носїів доставки протипухлинних препаратів потребує наявності функціональних матеріалів, здатних розпізнавати мікросередовище пухлини, що характеризується кислими або відновлювальними властивостями. Гідрогелі є потенційними носіями білкових препаратів, оскільки поряд із значним вмістом води є чутливими до впливу зовнішніх подразників. Однак поєднання здатності реагувати на множинні стимули та можливості біодеградації донині залишалося складним завданням у вказаній сфері технологій.
У нещодавній роботі, здійсненій вченими Токійського університету науки (Tokyo University of Science), Японія, та Університету Осаки (Osaka University), Японія, синтезовано унікальні тривимірні термо- та рН-чутливі гідрогелі, які здатні ефективно виконувати функції системи доставки ліків. Активні сполуки, якими навантажено такі гідрогелі, залишаються відносно стабільними завдяки сітчастій структурі та органічній тканиноподібній консистенції вказаних систем доставки. Окрім того, вивільнення ліків із гідрогелів можливо контролювати, конструюючи їх таким чином, щоб вони змінювали свої розміри та вивільняли діючу речовину у відповідь на певні стимули або незначні зміни умов, таких як температура або pH внутрішнього середовища [1]. Статтю опубліковано 10 березня 2021 р. у виданні «Journal of Controlled Release».
Надчутливі системи доставки ліків на основі гідрогелів
У представленому дослідженні авторами подано детальний поетапний опис створення нових гідрогелів на основі синтетичного полімеру поліетиленгліколю, дигліцидилового ефіру та сірковмісної органічної сполуки цистаміну. В умовах низьких температур такі гідрогелі збільшуються в розмірах, а при фізіологічній температурі зменшують свій об’єм. Крім того, завдяки наявності третинних аміногруп вдосконалені гідрогелі реагують на зміни pH. Відомо, що показник pH мікрооточення пухлини коливається в межах 5,5–6,5 завдяки процесам гліколізу в онкоклітинах. У відновлювальних умовах такого середовища гідрогелі деградують внаслідок розриву дисульфідних зв’язків і перетворюються у водорозчинні олігомери з низькою молекулярною масою, які легко виводяться з організму.
Для додаткової перевірки властивостей розроблених гідрогелів останні було навантажено специфічними білками, використовуючи їх температурозалежні властивості до збільшення та зменшення об’єму. Після цього проведено тестування контрольованого вивільнення діючої речовини в кислому та лужному середовищах. За результатами експерименту встановлено, що кількість активної сполуки, якою навантажено гідрогель, можна контролювати, змінюючи розміри осередків полімерної сітки шляхом модуляції температури, що передбачає можливість налаштування системи доставки відповідних ліків. Окрім того, сітчаста структура гідрогелю та електростатичні взаємодії в його мережі гарантують, що протеїни залишаються неушкодженими до моменту їх доставки. Експериментально доведено, що завантажені білкові препарати повністю вивільнялися лише за умов лужного pH.
Висновок
На думку дослідників, використання розроблених гідрогелів та їх гнучкі властивості є важливим кроком у наступному створенні індивідуальних систем доставки ліків, які були б специфічними для окремого пацієнта. Вказане може стати потужним інструментом персоналізованої медицини. Крім того, розроблений метод доставки ліків має потенціал кінцевого терапевтичного впливу на онкоклітини, які могли залишитися після проведеного хірургічного втручання, наприклад, у разі імплантації такого матеріалу в уражені ділянки після резекції пухлини.
Насамкінець автори підкреслили, що розроблений ними простий, але незвичний спосіб доставки ліків на основі чутливих гідрогелів є одним з кількох можливих перспективних методів, що здатні дати ефективну відповідь на виклик, який постає перед пацієнтами з онкологічними захворюваннями.
- Komatsu S., Tago M., Ando Y. et al. (2021) Facile preparation of multi-stimuli-responsive degradable hydrogels for protein loading and release. J. Control. Release, 331: 1–6. doi: 10.1016/j.jconrel.2021.01.011.
- Wu J., Xu S., Han C.C. et al. (2021) Controlled drug release: On the evolution of physically entrapped drug inside the electrospun poly(lactic-co-glycolic acid) matrix. J. Control. Release, 331: 472–479. doi: 10.1016/j.jconrel.2021.01.038.
Н.О. Савельєва-Кулик,
редакція журналу «Український медичний часопис»
