Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) продемонстрировали прототип препарата, способного последовательно высвобождать три активных ингредиента в разное время и в определённой последовательности. В этом им помогает гидрогель и искусственная ДНК.
Из-за повседневных забот больным порой сложно запомнить время приёма и дозу лекарства. Задача усложняется, если человеку необходимо принять сразу несколько медикаментов в течение дня с фиксированными интервалами. Такие меры ограничивают повседневную жизнь и увеличивают риск пропуска приёма таблетки, что делает лечение менее эффективным.
Ранее специалисты уже разрабатывали капсулы с недельной дозой медикамента. Преимущество системы в том, что само лекарство выпускается из капсулы постепенно в течение семи дней. Тем не менее такие средства пока не являются на 100 процентов надёжными.
Недавно специалисты из TUM решили проблему при помощи новой технологии, чья работа основывается на комбинации специального гелеобразного вещества (гидрогеля) и искусственной ДНК. Этот принцип может лечь в основу производства кремов, мазей или даже таблеток, содержащих сразу несколько активных ингредиентов.
Чтобы продемонстрировать свою идею на практике, учёные использовали наночастицы серебра, оксида железа и золота, включённые в гидрогель.
Отмечается, что они движутся внутри геля почти так же, как и частицы, используемые для транспортировки реальных активных ингредиентов, но являются более лёгкими и дешёвыми в изготовлении. Собственно, именно поэтому их выбрали для проверки концепции.
Все частицы были связаны между собой двумя фрагментами ДНК, разработанными немецкими специалистами при помощи специального программного обеспечения. На каждом этапе использовался триггер, который разрушал ДНК и тем самым помогал высвобождать необходимый элемент.
Напомним, что в природе ДНК является прежде всего носителем ценной генетической информацией. Тем не менее исследователи всё чаще используют другое её свойство: способность комбинироваться с большой точностью как с точки зрения типов связей, так и их прочности.
В результате такой комбинации получаются большие кластеры частиц, которые не могут двигаться в гидрогеле. Однако при добавлении физиологического раствора (он имитирует нанесение препарата на кожу, так как имеет почти идентичную с ней солёность) наночастицы серебра начинают первыми отделяться от искусственной ДНК. Это позволяет им начать двигаться в геле, дрейфуя к поверхности, чтобы высвободиться.
Физиологический раствор никак не влияет на другие частицы: они остаются прикреплёнными к фрагментам искусственной ДНК, ожидая своего часа.
Первое действие запускает последующие два: процесс разрушения структур ДНК, удерживавших наночастицы серебра, провоцирует деградацию фрагментов ДНК, которые контролируют наночастицы оксида железа.
И, наконец, частицы золота могут быть освобождены только после того, как фрагменты ДНК, содержащие частицы железа, разрушены.
"Подход на основе гидрогеля можно применить для производства мазей. Впрочем, такой принцип также может быть использован и в таблетках, которые смогли бы выпускать несколько эффективных ингредиентов в определённом порядке", – считает соавтор работы профессор Оливер Лилег (Oliver Lieleg).
Спектроскопический метод помог отследить высвобождение частиц из геля и показал, что эксперимент удался.
"Мазь, нанесённая на хирургический разрез, может сначала высвободить обезболивающее, потом противовоспалительное средство, а затем лекарство для уменьшения отёка", – заключает Лилег.
По мнению разработчиков, новый метод избавит людей от необходимости постоянно отслеживать время для приёма лекарств.
Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Journal of Controlled Release.
К слову, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, как 3D-печать позволила вложить в одну таблетку сразу несколько лекарств. Писали мы и о крошечной капсуле, "нюхающей" газы в кишечнике и передающей информацию на смартфон, и роботизированном дозаторе лекарств.
