Химики Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) создали гель пролонгированного действия на основе полиакриламида и хитозана. Ученые «настроили» гель на молекулярном уровне и получили результат — добавленное в гель вещество высвобождается постепенно, на 75%. Таким образом, этот гель можно использовать в качестве основы для систем доставки лекарств и постепенного заживления ран.
«Высвобождение модельного лекарства происходит при рН=7.4 (физиологический рН крови человека), что обусловлено постепенной деструкцией неорганического линкера — нанокластерного полиоксометаллата, который связывает цепочки хитозана и не позволяет “лекарству” самопроизвольно выходить из гидрогеля, — объясняет заведующий лабораторией функционального дизайна нанокластерных полиоксометаллатов НИИ ФПМ УрФУ Кирилл Гржегоржевский. — Мы полагаем, что гель можно будет использовать для пролонгированного релиза. Это могут быть подкожные инъекции, так как гель имеет свойства самозалечивания — восстанавливает свою исходную структуру. То есть гель можно с помощью шприца ввести под кожу, и лекарство будет постепенно из него выходить. Либо гель можно накладывать вместе с традиционными пластырями или повязками на раны. Лекарство будет постепенно высвобождаться, а рана – залечиваться».
Многокомпонентный гель, который разработали химики, является биосовместимым и теоретически может имитировать структуру внеклеточного матрикса — той среды, где развиваются клетки. Это означает, что гель будет нормально восприниматься организмом и не наносить вреда здоровью человека. Однако это предположение еще стоит проверить на опытах in vivo.
«В качестве модельного вещества — будущего лекарства — мы добавляли в гель комплексы европия, синтезированного коллегами из ХТИ УрФУ. Таким образом мы смогли визуализировать и отследить процесс высвобождения. Когда гель набухал и увеличивался в размерах, он становился более проницаемым, из него выходили молекулы флуоресцентного вещества. В лабораторных условиях этот процесс занял около полутора суток. В организме человека он, конечно, будет протекать медленнее», — поясняет Кирилл Гржегоржевский.
На следующем этапе работ химики планируют использовать реальное лекарство и провести эксперименты как in vitro, так и in vivo.
Справка
Сегодня в мире существуют мембранные полимерные имплантаты, постепенно высвобождающие препарат на слизистые оболочки, и подкожные импланты, поставляющие действующее вещество в кровь. Есть также пластыри с микроиглами для пролонгированной доставки лекарств и биосовместимые гели. Однако цель ученых во всем мире — создать гидрогели, в составе которых лекарства будут высвобождаться и медленно, и равномерно. Иными словами, необходимо научиться управлять скоростью высвобождения препарата: она должна быть не слишком быстрой и постоянной в течение всего необходимого срока.
В лаборатории функционального дизайна нанокластерных полиоксометаллатов НИИ ФПМ УрФУ работают над созданием таких многокомпонентных гелей. Особенность синтетических подходов, которые реализуют в лаборатории, заключается в использовании нанокластерных полиоксометаллатов в качестве надмолекулярных тимплатов, которые позволяют настраивать структуру гидрогеля. Эти гели и становятся основой для новых систем пролонгированной доставки лекарств.
Фото: Родион Нарудинов / УрФУ
Информация и фото предоставлены пресс-службой Уральского федерального университета
