Инженеры Массачусетского технологического института разработали новый способ введения некоторых лекарств в более высоких дозах с меньшей болью — в виде суспензии из крошечных кристаллов. Попадая под кожу, кристаллы образуют "депо" лекарства, которое может действовать в течение нескольких месяцев или лет, устраняя необходимость в частых инъекциях. Такой подход может оказаться полезным для введения долгосрочных контрацептивов или других препаратов, которые необходимо вводить в течение длительного времени. Поскольку перед инъекцией препараты диспергируются в суспензии, их можно вводить через узкую иглу, которую пациентам легче переносить.

Мы показали, что можем обеспечить очень контролируемую и продолжительную подачу препарата через небольшую иглу.

Джованни Траверсо, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института, гастроэнтеролог из Бригамской женской больницы (BWH), ассоциированный член Института Броуда и старший автор исследования

Ведущими авторами статьи, опубликованной в Nature Chemical Engineering, являются бывший научный сотрудник Массачусетского технологического института и BWH Вивиан Фейг, которая сейчас является доцентом кафедры машиностроения в Стэнфордском университете; аспирант Массачусетского технологического института Сангхён Пак и Пьер Ривано, бывший приглашённый научный сотрудник в лаборатории Траверсо.

Более легкие инъекции

Этот проект начался как часть проекта по расширению возможностей контрацепции, особенно в развивающихся странах. Главная цель состоит в том, чтобы предоставить женщинам доступ к множеству различных методов контрацепции, которые просты в применении, подходят для использования в развивающихся странах и имеют разную продолжительность действия", — говорит Фейг.

В рамках нашего конкретного проекта мы хотели попытаться объединить преимущества имплантатов длительного действия с удобством самостоятельного введения инъекций.

Вивиан Фейг, бывший научный сотрудник Массачусетского технологического института и BWH

В США и других странах продаются инъекционные суспензии, но эти препараты после инъекции распределяются по тканям, поэтому они действуют всего около трёх месяцев. Были разработаны другие инъекционные препараты, которые могут формировать более стойкие депо под кожей, но для них, как правило, требуется добавление осаждающих полимеров, которые могут составлять от 23 до 98 процентов раствора по массе, что может затруднить введение препарата.

Команда Массачусетского технологического института и BWH хотела создать препарат, который можно было бы вводить с помощью иглы малого диаметра и который действовал бы как минимум шесть месяцев, а то и до двух лет. Они начали работать с противозачаточным препаратом под названием левоноргестрел — гидрофобной молекулой, которая может образовывать кристаллы. Исследователи выявили, что при суспендировании этих кристаллов в определённом органическом растворителе после инъекции они собираются в очень компактный имплантат. Поскольку для формирования этого депо не требуется большое количество полимера, препарат можно легко вводить через иглу малого диаметра.

Растворитель, бензилбензоат, является биосовместимым и ранее использовался в качестве добавки к инъекционным препаратам. Команда исследователей обнаружила, что плохая способность растворителя смешиваться с биологическими жидкостями позволяет кристаллам твёрдого препарата самособираться в депо под кожей после инъекции.

Растворитель имеет решающее значение, потому что он позволяет вводить жидкость через маленькую иглу, но после этого кристаллы самостоятельно собираются в депо с лекарством.

Джованни Траверсо, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института

Изменяя плотность депо, исследователи могут регулировать скорость высвобождения молекул препарата в организме. В этом исследовании исследователи показали, что могут изменять плотность, добавляя небольшое количество полимера, такого как поликапролактон, биоразлагаемый полиэфир. По словам Пака, добавляя очень небольшое количество полимеров — менее 1,6% по массе, — мы можем регулировать скорость высвобождения препарата, продлевая его действие и сохраняя при этом возможность введения в виде инъекции. Это демонстрирует настраиваемость нашей системы, которую можно модифицировать для удовлетворения более широкого спектра потребностей в контрацепции, а также для подбора дозировки для других терапевтических целей.

Стабильные склады лекарств

Исследователи протестировали свой подход, введя раствор препарата подкожно крысам, и показали, что депо препарата могут оставаться стабильными и постепенно высвобождать препарат в течение трёх месяцев. По окончании трёхмесячного исследования около 85% препарата оставалось в депо, что позволяет предположить, что они могут продолжать высвобождать препарат в течение гораздо более длительного периода времени.

Мы предполагаем, что депонированные препараты могут храниться более года, исходя из нашего пост-анализа доклинических данных. В настоящее время проводятся последующие исследования для подтверждения их эффективности за пределами этого первоначального экспериментального подтверждения концепции.

Сангхён Пак, аспирант Массачусетского технологического института

После формирования депо с лекарственным препаратом они становятся достаточно компактными, чтобы их можно было извлечь хирургическим путём, если лечение нужно прекратить до полного высвобождения препарата. По словам исследователей, такой подход также может быть использован для доставки лекарств для лечения нервно-психических заболеваний, а также ВИЧ и туберкулёза. Сейчас они переходят к оценке возможности применения этого метода на людях, проводя расширенные доклинические исследования для оценки самосборки в более подходящей для клинических условий среде кожи.

Ученые увидели странный повторяющийся взрыв за пределами Млечного Пути.

Фото: pxhere.com