В НИТУ МИСИС создали патч локальной химиотерапии для предотвращения онкологических рецидивов

Исследователи Университета МИСИС разработали прототип полимерного пластыря, который в перспективе поможет предотвращать рецидивы злокачественных опухолей, так как способен дозированно высвобождать химиотерапевтические препараты в течение года. Патч имплантируется в место удаления первичной опухоли, благодаря чему лекарства попадают сразу в место скопления остаточных опухолевых клеток. Через 2-3 года биополимеры, из которых состоит патч, безопасно растворяются в организме. Постепенный выход лекарств на протяжении нескольких месяцев позволяет увеличить результативность послеоперационной химиотерапии, а также снизить побочные эффекты лечения.

Кратковременное воздействие химиотерапевтических препаратов при внутривенном введении зачастую неэффективно, так как только до 15% злокачественных клеток могут начать деление в любой момент времени. В то же время увеличение дозы препарата представляет серьезную угрозу для организма из-за токсичности. Наиболее эффективное влияние оказывает длительное воздействие лекарственных веществ в умеренных концентрациях. Для решения этой задачи исследователи НИТУ МИСИС разработали специальные патчи для постепенного высвобождения препаратов и протестировали их in vitro на опухолевых клетках. Подложка состоит из безвредного для человека синтетического полимера поликапролактона (ПКЛ), который обеспечивает структурную целостность и стабильное, направленное высвобождение противоопухолевого препарата, и тонкого многослойного покрытия толщиной около 200 нм, содержащего сам препарат — доксорубицин. Слои наносятся на подложку из водных растворов полиэлектролитов, что позволяет ученым контролировать количество лекарства. Покрытие платформы состоит из 30 чередующихся «пустых» и лекарственных слоев. По результатам исследования, патчи продемонстрировали продолжительное (более 6 месяцев) и равномерное высвобождение лекарственного препарата. Подробнее результаты описаны в научном журнале ACS Applied Bio Materials (Q1).

«Лекарственное покрытие тонкое и хрупкое, с лёгкостью его в организм не имплантируешь, требуется платформа. Мы выбрали поликапролактон в качестве материала для подложки из-за его безвредности, эластичности и медленного распада. Эти качества позволили сохранить целостность патча при высвобождении лекарственного средства в течение года. Так как пластырь растворяется, в будущем эта способность поможет пациентам избежать повторной операции по извлечению, тем самым снизив риск возможных осложнений», — рассказала д.б.н. Елизавета Кудан, заведующая научно-образовательной лабораторией тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС.

В перспективе, платформа локальной химиотерапии может использоваться на ранних стадиях рака с высокой вероятностью рецидива, например, при раке яичников или опухоли мозга. Имплантирование такого патча непосредственно в область опухоли позволит снизить дозу препаратов и свести к минимуму общую токсичность для здоровых тканей, тем самым повысив успешность лечения.

«Эффективность химиотерапии ограничена многими факторами, наиболее существенные из которых — токсичность химиотерапевтических препаратов и их лекарственная устойчивость. Внутривенное введение часто приводит к взрывообразному высвобождению препарата в крови и дальнейшему снижению концентрации до уровня, не оказывающего терапевтического воздействия. Подобные колебания могут вызвать нестабильность лечебного эффекта и снизить общую эффективность химиотерапии, так как не все опухолевые клетки единовременно подвержены лечению. Полимерная платформа может высвобождать препараты до года и в течение двух-трех лет полностью растворяться в организме», — поделилась соавтор разработки Амина Вознюк, студентка iPhD магистратуры Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.

В дальнейшем ученые планируют протестировать пластырь in vivo для оценки его эффективности и безопасности, изучить масштабируемость производства платформы для клинического применения и оптимизировать конструкцию для лучшего высвобождения лекарственных средств.

К исследованию уже проявили интерес Федеральный центр мозга и нейротехнологий ФМБА России и Медико-генетический научный центр имени академика Н.П. Бочкова.

Исследования проводятся в рамках стратегического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинские материалы и биоинженерия» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».