Ученые ИФПМ СО РАН создали имплантат в оболочке, способной медленно высвобождать противоопухолевый препарат в окружающие ткани. Разработка, способная предотвратить рецидив рака кости и частично заменить общую химиотерапию для лечения онкобольных, описана в статье, опубликованной в журнале Materials Today Communications.
Несмотря на высокий научный прорыв в области исследований искусственных систем доставки, проблема неконтролируемого выхода, ненаправленного действия и короткого периода полувыведения препаратов по-прежнему стоит остро. Эксперты отмечают, что кинетические механизмы высвобождения, направленности действия и дозировки лекарств, необходимые для стимулирования регенерации костной ткани, изучены пока недостаточно. Поэтому регулирование параметров имплантируемых систем для обеспечения контролируемого, пролонгированного и направленного (таргетного) выхода биологически активных веществ и лекарств крайне актуально.
Новая разработка направлена не просто на замещение костной ткани, утраченной в результате онкологической операции, но и на контролируемую доставку противоопухолевых препаратов напрямую в кость. За основу покрытия ученые взяли кальций-фосфатный цемент — пористый биоактивный материал, по химическому составу близкий естественной кости. Его нанесли гибридным электрохимическим методом с ультразвуком на поверхность титановой пластины, которая имитировала используемый в клинической практике костный имплантат.
После этого в пористое кальций-фосфатное покрытие «загрузили» раствор противоопухолевого препарата и для предотвращения слишком быстрого высвобождения препарата из пор нанесли еще один защитный слой — синтетический биосовместимый и биоразлагаемый сополимер полимолочной и полигликолевой кислот.
Ученые проверили, как эти покрытия влияют на жизнеспособность опухолевых клеток и здоровых клеток соединительной ткани (фибробластов), которые часто окружают кости. Оказалось, что спустя сутки пребывания на поверхности материала у всех клеток снизилась жизнеспособность. Так, покрытие с противоопухолевым препаратом привело к гибели 61% клеток рака шейки матки, 46% клеток рака молочной железы и 52% фибробластов. Причина такого неизбирательного токсического эффекта в том, что лекарство, заключенное в покрытие — сильнодействующий цитостатик. Именно поэтому его внутривенное введение в ходе обычной химиотерапии вызывает серьезные побочные эффекты на здоровые клетки. Если же доставлять его точечно в костную ткань с помощью нового подхода, его влияние на здоровые клетки будет значительно меньше.
Авторы работы отмечают, что более длительный период полувыведения препарата из кальций-фосфатного покрытия связан с нанесением верхнего защитного слоя полимера, который инкапсулирует молекулы лекарства в составе покрытия, и образованные при этом химические связи препятствуют «взрывному» выходу химиопрепарата в окружающие ткани. В будущем в созданное покрытие можно будет «загрузить» не только противоопухолевые препараты, но и другие лекарства — это может быть полезно, например, в травматологии и стоматологии.
