Американские ученые разработали первый биоразлагаемый имплантат с лекарствами от ВИЧ и испытали его на мышах. Имплантат необходимо вводить в жидком виде под кожу, где он застывает с лекарством внутри, а затем медленно разлагается и высвобождает лекарство в кровь. Исследователи проверили, что имплантат остается в рабочем состоянии по меньшей мере в течение года и поддерживает в крови мышей постоянную концентрацию противовирусных лекарств. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Для борьбы с ВИЧ разработано уже несколько поколений антиретровирусных препаратов, и многим людям они помогают держать инфекцию под контролем. Но для того, чтобы лекарства оставались эффективными, необходимо принимать их регулярно — и каждый случай, когда пациент забыл или не смог принять лекарство, ослабляет защиту организма против вируса.
Чтобы облегчить жизнь ВИЧ-инфицированным людям, Рахима Бенхаббор (Rahima Benhabbour) с коллегами из Университета Северной Каролины в Чапел Хил разработали долгосрочный имплантат.
В его основе лежат два вещества: органический растворитель N-метил-2-пирролидон (NMP) и полимер поли(DL-лактид-ко-гликолид) (DLGA). Когда их смесь помещают в раствор, NMP проникает в него, концентрация DLGA возрастает, и материал затвердевает. Таким образом, можно инъецировать смесь под кожу пациенту, и твердый имплантат образуется там самостоятельно. Если же в состав смеси входит лекарство, то оно застывает внутри полимера.
Для экспериментов ученые отобрали 14 антиретровирусных препаратов. Из них шесть оказались достаточно хорошо растворимы в MLP, чтобы войти в состав имплантата. Примечательно, что в эти шесть лекарств попали препараты из разных классов: блокаторы вирусной протеазы, интегразы и обратной транскриптазы.
Исследователи проверили, что все эти препараты хорошо растворимы в смеси и не разлагаются в растворе со временем. Чтобы подтвердить, что лекарства выдерживают длительное хранение, их проверяли на культуре клеток, зараженных ВИЧ: в них они сохраняли свою активность.
Затем исследователи начали создавать из смеси настоящие имплантаты. Сначала смесь вводили в обычный фосфатный буфер, чтобы проследить за процессом застывания полимера: лекарства действительно оказывались внутри него. Со временем полимер растворялся, а структура имплантата и скорость деградации зависела от соотношения NMP и DLGA в смеси. Чем выше была концентрация NMP, тем более равномерно лекарство было распределено внутри полимера, и тем быстрее разлагался сам полимер.
Наконец, препарат проверили на животных — иммунодефицитных мышах. Ученые ввели мышам смесь подкожно и измеряли концентрации препарата в течение нескольких месяцев. Они обнаружили, что концентрация лекарств в крови резко снижается в первые дни после инъекции, а затем стабилизируется и остается почти неизменной в течение периода от нескольких месяцев до года.
У нескольких животных исследователи извлекли имплантат 4 месяца спустя, чтобы продемонстрировать, что его можно безопасно удалить, а концентрации препаратов после этого снижаются. Это может быть полезно в случае полной отмены лечения или перехода на новую схему.
Таким образом, новый имплантат показал свою способность снабжать организм животного лекарством в течение года. Более того, ученые попробовали загрузить в него три препарата одновременно в разных количествах — и все они высвобождались в кровь в ожидаемых концентрациях. Это может стать решением для комплексной терапии, когда врач назначает несколько лекарств сразу, чтобы вирус не приобрел устойчивость к одному из них.
Ранее ученые уже создавали разные варианты имплантатов: например, с помощью 3D-печати предлагали подбирать форму имплантата под схему лечения и порядок высвобождения препаратов.
Полина Лосева