Недавно ученые открыли уникальные трехмерные водосодержащие полимеры, называемые гидрогелями, в качестве эффективных систем доставки лекарств (DDS). Лекарства, загруженные в эти гидрогели, остаются относительно стабильными благодаря сетчатой структуре и органической тканеподобной консистенции этих DDS.
Кроме того, высвобождение лекарства из гидрогелей можно контролировать, сконструировав их так, чтобы они набухали и сжимались в ответ на определенные стимулы или мелкие изменения условий, таких как температура или pH (который определяет кислотность окружающей среды). Например, когда условия в микроокружении опухоли являются как раз подходящим уровнем кислоты, эти DDS либо сжимаются, либо набухают и высвобождают лекарство.
Однако не существовало метода однореакторного синтеза гидрогелей, которые реагируют более чем на один такой стимул и разлагаются с высвобождением лекарств в целевых участках опухоли. До настоящего времени.
Теперь группа ученых во главе с профессором Акихико Кикучи из Токийского университета науки сообщает о производстве уникальных разлагаемых гидрогелей, которые реагируют на изменения в различных условиях в «восстанавливающих» средах, имитирующих микросреду опухолей. Как проф. Кикучи отмечает: «Чтобы приготовить разлагаемые гидрогели, которые могут высвобождать лекарства в ответ на изменения в микросреде опухоли, мы приготовили гидрогели, которые реагируют на температуру, pH и восстанавливающую среду, и проанализировали их свойства."
В своем исследовании, опубликованном в Journal of Controlled Release, проф. Кикучи – вместе со своими коллегами из Токийского университета наук, доктором. Сюухей Комацу, г-жа.
Моэно Таго и г-жа. Ю Андо и его сотрудник по исследованию проф. Така-Аки Асо из Университета Осаки – подробно описывает этапы создания этих новых гидрогелей из синтетического полимера, поли (этиленгликоля) диглицидилового эфира и серосодержащего органического соединения цистамина.
В ответ на низкие температуры эти гидрогели набухают, а при физиологической температуре сжимаются. Кроме того, гидрогели реагируют на изменения pH за счет наличия третичных аминогрупп.
Здесь необходимо отметить, что pH микросреды опухоли колеблется в пределах 5.5 и 6.5 из-за гликолиза в опухолевых клетках. В восстановительных условиях этой среды гидрогели разлагаются из-за разрыва дисульфидных связей и превращаются в низкомолекулярные водорастворимые олигомеры, которые легко выводятся из организма.
Чтобы дополнительно проверить их свойства высвобождения лекарств, ученые загрузили в эти гидрогели специфические белки, используя их температурно-зависимые свойства набухания и удаления набухания, и протестировали контролируемое высвобождение лекарств в кислых или восстанавливающих условиях.
Было обнаружено, что количество лекарственного средства, загруженного на эти гидрогели, можно контролировать, изменяя размер ячейки полимерной сетки гидрогеля путем изменения температуры, что предполагает возможность настройки этих DDS для доставки конкретных лекарств. Кроме того, сетчатая структура гидрогеля и электростатические взаимодействия в сети гарантируют, что белки сохраняются неповрежденными до доставки, на которые не влияют набухание и сжатие гидрогелей при изменении pH в окружающей среде. Ученые обнаружили, что загруженные белковые препараты полностью высвобождались только в восстанавливающих условиях.
Используя эти гидрогели и обеспечиваемую ими податливость, врачи вскоре смогут создавать "индивидуальные" гидрогели, специфичные для пациентов, что даст возможность персонализировать медицину. В дополнение к этому, этот новый DDS обеспечивает способ уничтожения раковых клеток, оставшихся после операции. Как проф.
Кикучи заявляет: «Имплантация этого материала в пораженный участок после резекции рака может устранить остаточные раковые клетки, что делает его более мощным терапевтическим инструментом."
По мере того, как рак сжимается в тисках во всем мире, варианты лечения необходимо разнообразить и усовершенствовать, чтобы обеспечить индивидуальную и эффективную терапию.
Этот уникальный и простой метод создания гидрогелей, реагирующих на множественные стимулы, для эффективной доставки лекарств к участкам опухоли может быть лишь одним из нескольких таких многообещающих методов, которые помогут решить проблему, которую рак ставит перед человечеством.