Присоска, вдохновленная осьминогом, произвела революцию в доставке лекарств, обещая будущее без инъекций

Исследование, опубликованное в журнале Научная трансляционная медицина описывает разработку и апробацию аспирационного пластыря на основе присоски осьминога в качестве новой системы доставки лекарств.

Присоска содержит активные ингредиенты и ее можно прижимать к подкладке чеки двумя пальцами. Изображение предоставлено: Луо Z и др. 2023 год

Фон

Оптимальные системы доставки лекарств имеют решающее значение для улучшения абсорбции лекарств, увеличения биодоступности лекарств, уменьшения побочных эффектов, связанных с лекарствами, повышения соблюдения пациентами режима лечения и снижения затрат на здравоохранение. Однако разработка стратегий эффективного всасывания лекарств через биологические барьеры остается сложной задачей в области фармацевтических наук.

Белки, пептиды и другие высокомолекулярные лекарства не всасываются оптимально через желудочно-кишечный тракт и поэтому в большинстве случаев требуют внутривенного введения. Даже формулы, повышающие проницаемость, часто не могут значительно повысить биодоступность макромолекулярных препаратов, вводимых перорально.

Чтобы улучшить системную абсорбцию макромолекулярных препаратов, ученые Китая и Швейцарии разработали платформу неинвазивной доставки лекарств, которая сочетает в себе механическое растяжение слизистой оболочки щеки и химические усилители проницаемости. Вдохновленные морфологическими характеристиками присосок осьминогов, ученые разработали пластырь для присасывания слизистой оболочки щек.

Основная гипотеза, лежащая в основе этого нововведения, заключается в воздействии механической силы на слизистую оболочку щеки, чтобы временно ослабить ее клеточную организацию, увеличить межклеточные пространства и впоследствии улучшить проницаемость лекарств. Ученые полагают, что усилители механического растяжения и проницаемости будут работать синергетически, увеличивая диффузию лекарств в ткани с высокой васкуляризацией, что, в свою очередь, будет способствовать системной абсорбции лекарств.

Конструкция присоски

Присоска слизистой оболочки щеки была разработана с учетом особенностей строения присосок осьминога. Размер пластыря был аналогичен имеющимся в продаже мукоадгезивным таблеткам для легкой и удобной доставки. Куполообразная структура пластыря предназначена для создания механического давления. Куполообразная полость внутри пластыря может содержать более 50 мг лекарства.

Присасывающийся пластырь продемонстрировал желательную адгезию к слизистой оболочке щеки свиньи. Дальнейшие испытания показали, что пластырь вызывает увеличение площади поверхности ткани более чем на 250% за счет механического растяжения.

Гистологический анализ слизистой оболочки щеки показал, что пластырь способен локально и неинвазивно разрушать эпителиальный слой, не вызывая какого-либо повреждения внешней поверхности эпителия. Исследование пластыря, нагруженного усилителем проницаемости, показало, что усилитель проницаемости действует только на поверхности слизистой оболочки в отсутствие механического растяжения, вызванного пластырем.

Эксперименты, проведенные с применением пластырей на слизистую оболочку щеки свиньи в сочетании с различными усилителями проницаемости, показали, что усилители механического растяжения и проницаемости должны действовать синергетически, чтобы облегчить эффективное проникновение в эпителиальный слой.

Фармакокинетическое исследование

Проведен сравнительный анализ доставки пептидного препарата (десмопрессина) через буккальные пластыри, внутривенное введение и пероральный путь у собак. Результаты показали, что концентрация десмопрессина в плазме постепенно увеличивается в течение 3-часового периода применения пластыря. Пиковый уровень был достигнут через час после удаления пластыря. Абсолютная биодоступность препарата была сопоставима с таковой, наблюдаемой для перорально принимаемых таблеток десмопрессина.

3-часовое применение пластыря с усилителем проницаемости вызывало повышение концентрации десмопрессина в плазме в 150 раз по сравнению с той, которая наблюдалась после перорального приема десмопрессина.

Профиль безопасности

Трехчасовое применение пластыря с усилителем проницаемости вызвало отек слизистой оболочки щеки, который полностью исчезал через день или неделю применения, в зависимости от типа использованного усилителя проницаемости. С другой стороны, 30-минутное применение вызвало лишь небольшой отек, который полностью исчез в течение 6–24 часов после удаления пластыря.

По результатам биопсии установлено, что целостность слизистой оболочки щеки полностью восстановилась через 24 часа после снятия пластыря.

Человеческое исследование

Чтобы изучить переносимость буккального пластыря пациентами, 40 здоровых взрослых добровольцев попросили самостоятельно наложить на слизистую оболочку щеки пластыри, не содержащие лекарств и усилителей проницаемости, на 30 минут.

Более 92% добровольцев сообщили, что приложение в целом комфортно или лишь слегка неудобно. Пластыри во время применения вызвали лишь минимальные изменения в тканях. Около 75% добровольцев сообщили, что не почувствовали ничего необычного через час после удаления пластыря. Через сутки после удаления они не могли отличить нормальную слизистую от наложенной пластыря.

Большинство добровольцев сообщили, что они предпочитают использовать буккальные пластыри для доставки лекарств внутривенным инъекциям.

Значение исследования

Исследование показало, что аспирационные пластыри на слизистой оболочке щеки, созданные на основе присоски осьминога, можно рассматривать как альтернативный вариант доставки макромолекулярных лекарств.