Новые способы доставки лекарственных средств в организме: последние разработки ученых

shutterstock_1268263639

Первое препятствие

В человеческом организме существует целый ряд барьеров, препятствующих поступлению лекарственных препаратов, и основным является кожа. Чтобы преодолеть эту преграду, раньше использовали только инъекции, а теперь создают пластыри, которые покрыты микроскопическим иглами, изготовленными из смеси полимеров и лекарственных средств. Благодаря своему размеру эти иглы легко проникают в кожу, не разрушая ее и не затрагивая нервных окончаний, после чего растворяются, впрыскивая лекарство. В 2015 году успешно завершились клинические испытания пластыря, содержащего дозу вакцины от гриппа. Прививка оказалась совершенно безболезненной и эффективно стимулировала иммунную систему. Подобную технологию можно использовать для вакцинации против полиомиелита, краснухи и кори.

Еще более «умную» систему трансдермальной доставки лекарств разрабатывают ученые из Северной Каролины (США). Их пластырь покрыт микроиглами из полимера, в которых содержится гепарин и гиалуроновая кислота. Полимер модифицирован так, чтобы реагировать на тромбин – фермент, инициирующий свертывание крови. Когда его уровень в крови повышается, гепарин высвобождается и попадает в кровоток, предотвращая образование тромбов. В тестах на мышах инъекции гепарина на фоне введения тромбина обеспечили выживание 80% лабораторных животных, а умный пластырь довел эту цифру до 100%.

Прямо в мозг

Серьезной проблемой для фармацевтики является гематоэнцефалический барьер. Ученые исследуют целый ряд способов для его преодоления, чтобы найти успешные методы лечения расстройств ЦНС, например болезни Альцгеймера, депрессии и эпилепсии. Речь идет об использовании очень малых молекул или наночастиц, а также применении «троянских коней», например, пептидов, которые смогут переносить лекарства в мозг. Еще один способ доставки лекарств – временное «отключение» гематоэнцефалического барьера при помощи химических веществ или ультразвука. Однако такой подход представляет серьезную опасность, ведь вместе с лекарствами в мозг могут попасть вирусы и бактерии.

Наиболее перспективным и безопасным методом достичь мозга ученые считают интраназальное введение препаратов. Поверхность слизистой оболочки носа у людей составляет около 150 см2. Она снабжена большим количеством кровеносных сосудов, что обеспечивает быструю абсорбцию лекарств и позволяет избежать метаболизма первого прохода – явления, которое заключается в резком снижении концентрации действующего вещества после его прохождения через ЖКТ и печень.

Инженеры из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США) протестировали интраназальный метод доставки лекарств в мозг на саранче, пользуясь анатомическим сходством гематоэнцефалических барьеров у насекомых и людей. Они создали аэрозоль из наночастиц и по обонятельным нервам направили его в мозг насекомого. Через несколько часов после эксперимента электрофизиологические реакции мозга саранчи были в норме. Это позволило сделать вывод о том, что наночастицы не нарушают его функцию и могут быть носителями лекарств.

Ультразвуковой прицел

Для улучшения визуализации новообразований уже довольно давно используется так называемое микропузырьковое УЗИ. Крошечные пузырьки газа двигаются по мелким кровеносным сосудам, не причиняя никакого вреда. Вследствие того, что кровоток в раковых тканях обычно сильнее, чем в здоровых, через некоторое время они концентрируются в опухолях и позволяют определить их локализацию. Специалисты из университета Ольстера (Северная Ирландия) усовершенствовали эту технологию. Они покрыли микропузырьки кислорода защитной оболочкой, на которую нанесли лекарственное средство и специальный ультразвуковой сенсибилизатор. Он является безвредным инертным веществом, но, когда активируется ультразвуком, вызывает цепную реакцию: микропузырьки лопаются, повреждают опухолевую ткань и выделяют лекарство. Этот метод уже протестирован на мышах для лечения рака поджелудочной железы. Эксперимент показал, что использование УЗ-терапии с цитостатиком гемцитабином позволяет сократить дозу препарата почти в 100 раз и получить лучшие результаты в сравнении со стандартной химиотерапией.

Еще одной перспективной идеей, над которой сегодня работают ученые из Гарвардского университета (США), является применение ультразвука для контроля доставки лекарств. Идея заключается в том, чтобы ввести в организм совокупность наночастиц, которая будет держаться вместе наподобие снежного шара. Под воздействием ультразвука она разрушится, и отдельные наночастицы начнут проникать в ткани, выпуская препарат. По предварительным подсчетам это позволит почти в 20 раз снизить необходимую дозу лекарства.

Депо-инъекции

Одна из главных задач, которая стоит перед разработчиками новых систем доставки лекарств, — повышение приверженности пациентов лечению, что особенно актуально для заболеваний, требующих длительной или пожизненной терапии. Удачным вариантом ее решения могут стать депо-инъекции. Так, в ноябре 2017 года ViiV Healthcare – глобальное специализированное общество по борьбе с ВИЧ, созданное благодаря партнерству между компаниями GSK, Pfizer и Shionogi Limited, объявило о начале III фазы клинических испытаний препарата для профилактики ВИЧ-инфекции, в которых примут участие 3200 женщин в возрасте от 18 до 45 лет, проживающих в странах Африки. Разработка ViiV Healthcare представляет собой каботегравир длительного действия. Его активное вещество «заключено» в твердые наночастицы, которые медленно и стабильно высвобождаются после внутримышечной инъекции в течение длительного времени. По результатам ранних стадий клинических испытаний этот препарат столь же эффективен, как и ежедневная пероральная терапия. Он предназначен и для лечения, и для профилактики ВИЧ, поэтому похож на вакцину, которую надо вводить каждые несколько месяцев.

Микрочип против остеопороза

Перспективным способом повышения комплаенса также является использование небольших имплантируемых резервуаров, наполненных лекарственными средствами. Над созданием подобного устройства сегодня работают специалисты из Массачусетского технологического института (США). Их прибор предназначен для лечения расстройств эндокринной системы, а главная его особенность заключается во встроенном микрочипе, который можно удаленно запрограммировать на выпуск дозы лекарственного средства в определенное время каждый день.

В клиническом испытании, проведенном в 2015 году, приняли участие восемь женщин в возрасте от 65 до 70 лет, получавших паратиреоидный гормон для профилактики остеопороза. Стандартное лечение в этом случае включает ежедневную инъекцию гормона в течение 18—24 месяцев. Но у пациентов нет мотивации придерживаться терапии, поскольку они не чувствуют, что больны, пока не сломают кость, и по статистике большинство из них прекращают лечение к седьмому месяцу. Микрочип, подкожная имплантация которого проводится под местной анестезией, должен помочь им пройти этот курс до конца. Первые испытания подтвердили, что устройство безопасно, а его эффективность в регенерации костной ткани сопоставима с традиционными уколами. Сейчас ученые работают над тем, чтобы загрузить на чип большее количество препарата. Если модель, принимавшая участие в исследовании, содержала всего 25 доз, то за ближайшие несколько лет они планируют довести их количество до 400.

Прокрутить вверх