Растворимый пластырь вылечил меланому у мышей

Ученые создали водорастворимый пластырь с кремниевыми наноиглами, содержащими противораковое средство. Пленка из поливинилового спирта за минуты растворялась при действии натрий-фосфатного буферного раствора, оставив в теле испытуемых мышей массив из кремниевых наноигл, которые высвобождали заданные порции химиотерапевтического средства доксорубицина при растворении в тканях. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Основной причиной развития меланомы является облучение ультрафиолетом как от Солнца, так и от искусственных источников света (например, в соляриях). Часто для лечения рака требуется повторная химиотерапия, что увеличивает риск отравления токсичными лекарствами и возникновения побочных эффектов. Недавно предложенные наноразмерные иглы из пористого кремния могут обеспечить внутритканевый ввод лекарственных средств минимально инвазивным способом и контролируемой подачей медикамента за счет прогнозируемого разрушения нитей при взаимодействии с тканевыми жидкостями. Сам кремний и продукты гидролиза не раз доказывали свою безопасность. Тем не менее, гибкие полимерные пластыри с нанонитями могут приносить дискомфорт пациенту из-за деформаций тканей при движении, поэтому важно тщательно протестировать этот метод.

Хен Чжун Ким (Hyungjun Kim) с коллегами из университета Пердью создали и протестировали на грызунах пластырь из растворимого в соленой воде полимера с наноиглами из пористого кремния, которые содержали лекарственные молекулы. Для этого они вырастили кремниевые иглы, отделили их от пластины и прикрепили их к тонкой пленке из поливинилового спирта размером в один квадратный сантиметр. Для образования ковалентных связей кремниевых игл с лекарством химиотерапии доксорубицином использовали 3-триэтоксисилилпропил сукциновый ангидрид в качестве кросс-линкера, соединившего лекарственные молекулы с поверхностью кремниевых игл. Для отслеживания растворения нитей в тканях, исследователи прикрепили к ним флуоресцентные метки.

Пластырь не вызвал воспалений на коже мышей, а поливиниловая пластинка растворилась за минуты при действии раствора соли. Наличие кремниевых игл длиной около 20 микрон также не вызывало дискомфорта у мышей: за время наблюдения более трех месяцев грызуны не проявили необычного поведения, из чего авторы работы сделали вывод о том, что животные их не замечали.

Кинетика растворения кремния в биологических жидкостях зависела от рН, температуры и ионной силы раствора, а также от заданной площади поверхности пористых игл. При снижении кислотности среды скорость растворения оказывалась выше, но затем со временем снижалась в зависимости от концентрации образующихся в результате гидролиза кремния веществ.

В течение 24 часов после приклеивания пластыря лекарство активно выделялось в ткани, затем доза постепенно достигла плато до заданного значения. Количество поступающего в ткани медикамента было в диапазоне 18-35 микрограмм, сопоставимом с количествами, выделяемыми при использовании полимерных микроигл. Дозы оказывались выше максимальной ингибирующей концентрации для клеток меланомы, но намного меньше смертельной дозы для мышей (192 микрограмма).

По словам авторов, их исследование показало, что такой подход может быть полезен в предотвращении рецидива остаточной меланомы после операции. Также, они утверждают, что работа предоставляет техническую основу для разработки подходов к лечению меланомы глаза.

В исследовании меланомы используют различные математические модели. В декабре 2017 года математики создали точную модель роста меланомы. А в прошлом году физики учли гидродинамические эффекты и воспроизвели узоры опухоли на разных типах кожи.

Важным в терапии рака является секвенирование. О том, как расшифровка ДНК помогает лечить рак, читайте в нашем материале «С индивидуальным наведением».

Алина Кротова