Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Биологи научились лечить язву гидрогелем

Xiayi Xu et al. / Science, 2020

Китайские ученые разработали и испытали на свиньях биоадгезивный гидрогель, способствующий заживлению язвы желудка за счет pH-независимого и сверхбыстрого гелеобразования, сообщается в Science Translational Medicine. Гель способен формироваться даже в кислой среде и удерживается на участке язвы не менее 48 часов. Биологи считают, что их разработка открывает новые перспективы в лечении желудочно-кишечных заболеваний, терапия которых была затруднена из-за жестких динамических условий слизистой оболочки ЖКТ.

Гидрогели широко применяеются в медицине, в том числе для доставки лекарств и их размещения в точке назначения. Для усиления взаимодействия между тканью и гидрогелем его образование часто индуцируют in situ, доставляя компоненты, необходимые для формирования геля, прямо к нужному к участку. Однако в желудке это сделать не так просто — движение стенок и постоянная секреция препятствуют образованию и удержанию геля на язве, мешая заживлению. Это приводит к значительной потере как массы гидрогеля, так и терапевтической нагрузки, тем самым ставя под угрозу результаты всего лечения.

Терапевтическое воздействие на желудочно-кишечный тракт связано с высоким риском осложнений — некоторые исследования заставляют усомниться в безопасности распространенных препаратов. Неплохим альтернативным решением может стать разработка биоматериала, который можно быстро сформировать и зафиксировать в жестких динамических условиях желудка, но до сих пор не удавалось найти такой оптимальный метод лечения гастроэнтерологических заболеваний.

Группа ученых во главе с Сяи Сю (Xiayi Xu) из Китайского университета Гонконга создала гидрогель, который, благодаря легкой эндоскопической доставке и крепкому сцеплению с тканями язвы, предлагает альтернативу привычному лечению гастропротекторами.

Авторы решили взять за основу гидрогели на основе катехола, которые прочно прикрепляются как к органическим, так и к неорганическим поверхностям за счет подражания типичной аминокислоте в составе белка ноги мидий. Они способны быстро образовываться в щелочных условиях, однако при воздействии окислителей у них снижается адгезия. Но с этим эффектом, как стало известно несколько лет назад, можно бороться с помощью восстановительной тиомочевинной группы (NCSN). Исследователи синтезировали полимерные прекурсоры, пришив катехоловую и тиомочевинную группы к остову гиалуроновой кислоты. Чтобы получить желаемый гидрогель, они распылили поверх раствора окислитель, в качестве которого был выбран перидиотат натрия.

Для проверки эффективности разработки ученые искусственно создали язву желудка у свиней и случайным образом разделили их на три группы: контрольную группу, группу без положительного контроля, подвергшуюся лечению гастропротекторами (сукральфат) и экспериментальную группу, подвергшуюся воздействию гидрогеля.

Исследователи использовали эндоскопическую доставку гидрогелей на пораженные участки для быстрой защиты и дальнейшего ускорения заживления раны. Экспериментальной группе свиней индуцировали гелеобразование HA-Cat-NCSN в желудке, доставляя прекурсоры и окислитель через отдельные катетеры. Спустя 48 часов экспериментальную группу сравнили с контрольной, проведя иммуногистохимическое окрашивание на индуцируемую синтазу оксида азота, маркер воспаления, экспрессия которой оказалась меньше на тех участках язвы, которые были покрыты гидрогелем.

В группе лечения препаратом сукральфат, завернутый в марлю, вводили через эндоскоп и фиксировали в месте язвы с помощью эндоскопических зажимов. Последующее наблюдение проводилось каждую неделю в течение 14-дневного периода для оценки заживления язвы. На 14 день свиней умерщвляли, ткани язв фиксировали формалином на 24 часа, а затем заливали парафином для слепого гистологического анализа.

Индекс язвы (произведение самого длинного и самого короткого радиусов язвы) в экспериментальной группе был значительно меньше, чем в контрольной и на 7 (P <0,05) и на 14 день (P <0,05), тогда как разница между контрольной группой и группой без положительного контроля на 14 день оказалась незначимой (P> 0,05).

Образованный гидрогель быстро прилипал к участкам язвы желудка, обеспечивая защитный барьер в течение по крайней мере 48 часов, независимо от перистальтики желудка, pH и жесткой среды, что привело к ускоренному заживлению. Ученые также обнаружили, что гидрогель создает защитный барьер, мешающий проникновению внешних катаболических факторов и накоплению факторов роста вокруг области язвы, что подавляло воспаление.

Биологи заметили, что терапевтическая эффективность сукральфата достигалась за счет его точной доставки к месту язвы, тогда как типичный пероральный прием не может гарантировать такую ​​эффективную локализацию и, следовательно, в реальности этот метод мог дать худший терапевтический результат. Они считают, что лечение разработанным гидрогелем если не превосходит, то уж точно сравнимо с традиционным лекарственным лечением, и предполагают, что HA-Cat-NCSN станет многообещающей альтернативой для лечения рефрактерных язв в клинических сценариях, а возможность его образования in situ предоставляет больший контроль над процессом лечения.

Попытки использования гидрогелей в качестве замены традиционным терапевтическим подходам предпринимаются учеными уже давно. Ранее, например, исследователи из компании Ventrix сообщили о клинических испытаниях гидрогеля на основе внеклеточного матрикса миокарда свиней для лечения инфарктов. А про применение гидрогелей для упрощения исследования процессов внутри органов и тканей можно прочитать здесь.

Василиса Ралдугина

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.