«Результаты этих исследований убедительно подтверждают использование биоадгезивных полимеров для увеличения захвата нано- и микрочастиц из тонкого кишечника для пероральной доставки лекарств», — написали исследователи в журнале Controlled Release, возглавляемом автором-корреспондентом Эдит Матиовиц, профессором. медицинских наук в Университете Брауна.Матиовиц, преподающий на кафедре молекулярной фармакологии, физиологии и биотехнологии Брауна, более десяти лет работал над созданием биоадгезивных покрытий, которые могут заставить наночастицы прилипать к слизистой оболочке кишечника, чтобы они попадали в нее. клетки эпителия и переносятся в кровоток. Идея состоит в том, что лекарства на основе белка будут переноситься в наночастицах.
В новом исследовании, появившемся в сети 21 июня, Матиовиц проверила одно из своих самых многообещающих покрытий, химическое вещество под названием PBMAD, как на лабораторном стенде, так и на моделях животных. Матиовиц и ее коллеги подали заявку на патент, связанный с работой, который будет передан Браунскому университету.В предыдущих экспериментах Матиовиц и ее группа показали не только то, что PBMAD обладает биоадгезивными свойствами, но и что он выдерживает кислую среду желудка, а затем растворяется в более высоком pH тонкой кишки.Придерживайтесь, впитывайте, приезжайте
Недавно опубликованные результаты были сосредоточены на вопросе, сколько частиц, покрытых PBMAD или нет, будет поглощено кишечником и распределено по тканям. Для облегчения отслеживания по всему телу команда Матиовица намеренно использовала экспериментальные и контрольные частицы, сделанные из материалов, которые тело не могло разрушить.
Поскольку они были «неразрушаемыми», частицы не содержали никаких лекарств.Исследователи использовали частицы диаметром около 500 нанометров, изготовленные из двух разных материалов: полистирола, который довольно хорошо прилипает к слизистой оболочке кишечника, и другого пластика, называемого ПММА, который этого не делает.
Они покрыли некоторые частицы PMMA в PBMAD, чтобы увидеть, может ли биоадгезивное покрытие заставить частицы PMMA более надежно прилипать к кишечнику, а затем абсорбироваться.Сначала команда, в которую входили авторы Джошуа Рейнеке из Государственного университета Уэйна и Дэниел Чо из Брауна, провела базовые лабораторные тесты, чтобы увидеть, насколько хорошо прилипают частицы каждого типа. Было доказано, что частицы с покрытием PBMAD обладают самой сильной липкостью к кишечной ткани, связываясь более чем в два раза сильнее, чем частицы ПММА без покрытия, и примерно в 1,5 раза сильнее, чем частицы полистирола.Однако основной эксперимент заключался в введении доз различных частиц в кишечник крыс, чтобы увидеть, будут ли они абсорбированы и где те, которые были поглощены, могут быть обнаружены через пять часов.
Некоторые крысы получили дозу частиц полистирола, некоторые получили ПММА без покрытия, а некоторые получили частицы ПММА с покрытием из PBMAD.Измерения показали, что крысы абсорбировали 66,9% частиц с покрытием PBMAD, 45,8% частиц полистирола и только 1,9% частиц PMMA без покрытия.Между тем разные частицы имели очень разные профили распределения по телу.
Более 80 процентов абсорбированных частиц полистирола попали в печень и еще 10 процентов попали в почки. Частицы ПММА, с покрытием или без него, попали в гораздо более широкий спектр тканей, хотя и в разном распределении. Например, частицы, покрытые PBMAD, с гораздо большей вероятностью достигли сердца, в то время как частицы без покрытия с гораздо большей вероятностью достигли мозга.
Фармацевтический потенциалОчевидный факт, что различные поверхностные свойства частиц одинакового размера имели такое четкое распределение в тканях крыс после того же пятичасового периода, предполагает, что ученые могли научиться настраивать частицы для достижения определенных частей тела, по существу, нацеливаясь на дозы лекарств. принимается устно, сказал Матиовиц.«Распределение в организме можно каким-то образом контролировать с помощью типа используемого полимера», — сказала она.На данный момент она и ее группа упорно работают над определением биофизики того, как частицы, покрытые PBMAD, поглощаются кишечником.
Также необходимо проделать дополнительную работу, например, чтобы продемонстрировать фактическую доставку белковых лекарств в достаточном количестве к тканям, где они необходимы.Но Матиовиц сказал, что новые результаты вселили в нее значительную уверенность.«Сейчас это означает, что если я правильно покрываю биоэродируемые наночастицы, я могу увеличить их поглощение», — сказала она. «Биоразлагаемые наночастицы — это то, что мы в конечном итоге хотели бы использовать для доставки белков.
В этой статье мы рассматриваем вопрос о том, сколько мы можем доставить. Цифры, которые мы увидели, делают эту цель более достижимой».
Еще один рубеж для доставки наночастиц — разработка безопасного метода изготовления наночастиц, сказал Матиовиц, но «мы уже разработали безопасные и воспроизводимые методы инкапсуляции белков в крошечные наночастицы без ущерба для их биологической активности».Помимо Райнеке, Чо и Матиовица, другими авторами статьи являются Ю-Тинг Лю Дингл, Стейша Фуртадо, Брайан Лаулихт, Даня Лавин и Питер М. Чейфец, все из Университета Брауна во время исследования.