Один из важнейших этапов доклинических исследований лекарственных препаратов — это проверка на способность препарата взаимодействовать с проницаемостью кишечника, то есть способность проникать через стенки кишечника в кровь. Это проверяется с помощью специальных мембран, имитирующих стенки кишечника. Однако действующие модели зачастую не учитывают его структуру, а потому не могут обеспечить достоверные результаты. В Университете науки и технологий МИСИС (НИТУ МИСИС) представили прототип новой пористой мембраны из поликапролактона, которая по структуре максимально приближена к реальным стенкам кишечника.
В большинстве случаев для действия лекарств необходимо их проникновение в кровь. В частности, это важно для противоинфекционных и противовоспалительных препаратов, которые проходят через кишечник, но распространяются по организму через кровь. Для некоторых же лекарств, наоборот, нужно, чтобы они действовали строго внутри кишечника, не выходя за пределы его стенок — это касается сорбентов, которые собирают токсины внутри ЖКТ и сразу их выводят. Так или иначе, при создании препарата необходимо учитывать его взаимодействие со стенками кишечника. Поскольку речь идет о доклинических испытаниях, то для них необходима мембрана, максимально точно копирующая структуру кишечника.
Ученые МИСИС выбрали для создания такой мембраны поликапролактон – материал, который уже активно используется в медицине, давно доказавший свою совместимость с человеческим организмом. Об этом «Научной России» рассказала Елизавета Кудан, доктор биологических наук, профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.
«Поликапролактон — это биосовместимый материал, который уже широко используется в клинической практике, например, для создания шовных нитей и некоторых имплантатов. Он обладает хорошими механическими свойствами, поэтому изделия из него удобны в работе. К тому же, у него не очень высокая температура плавления — всего около 60 °C, и он растворяется в большинстве органических растворителей. Все это дает нам возможность с ним работать», — рассказала Елизавета Кудан.
В чем же принципиальное отличие поликапролактонового материала от уже существующих мембран? В первую очередь, он отличается криптообразной структурой — то есть учитывает все скрытые углубления, характерные для стенок кишечника.
«Для тестирования проницаемости сейчас используют стандартные плоские мембраны, которые заселяют клетками кишечного эпителия. Но если посмотреть структуру нашего кишечника, то он совсем не плоский, а состоит из крипт — то есть углублений, которые очень сильно влияют на его проницаемость. Поэтому мы создали мембрану, которая точно воспроизводит эту криптообразную структуру. Для этого мы с помощью 3D-печати создали шаблон — молд из растворимого полимера, а затем методом центробежного литья нанесли на него тонкий слой поликапролактона. После этого мы растворили этот молд, и у нас осталась тоненькая мембрана. Ее мы заселили клетками и получили модель кишечника», — объяснила Елизавета Кудан.
Как отметила ученая, тестирования модельных лекарств уже показали значения на два порядка ближе к живому кишечнику, чем в случае со стандартными плоскими мембранами.
Ученые рассчитывают, что новую мембрану можно будет использовать не только для тестирования лекарств, но и для комплексных исследований процессов, происходящих в кишечнике — для этого мембрана, в точности воспроизводящая его структуру, подойдет идеально. Кроме того, как предположила Елизавета Кудан, в перспективе подобные мембраны могут использоваться в качестве имплантатов — то есть их можно будет пересаживать в человеческий организм вместо поврежденных участков кишечника. И хотя первые модели пока не позволяют говорить об этом со стопроцентной уверенностью, тем не менее, это может стать важным шагом в направлении регенеративной медицины.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
