Микроиголочки, облегчающие жизнь
Трусов Л. А., Нанометр
Для лечения заболеваний необходимо доставлять в организм те или иные медикаменты. Было бы прекрасно, если бы все лекарства можно было принимать перорально – но, к сожалению, одни вещеcтва разлагаются в агрессивной среде желудочно-кишечного тракта, другие плохо проникают в кровь, третьи, даже попав в кровяное русло, отфильтровываются печенью, так и не достигнув мишени.
Другой прекрасный вариант – доставка медикаментов напрямую через кожу. Всем известны никотиновые и гормональные пластыри, применение которых эффективно и не связано с болевыми ощущениями. Однако такой способ хорош лишь для маленьких и липофильных молекул.
Вот почему огромное количество медикаментов вводится пациентам путем подкожных инъекций. При этом существует риск заражения ранки, необходимо пользоваться стерильным оборудованием и всегда иметь свежие препараты лекарств, а бедные пациенты (и без того больные!) страдают еще и от боли уколов. Кто-то мог бы отмахнуться от этих проблем как от несущественных, но только не ученые из Georgia Institute of Technology. Чтобы облегчить человеческие страдания, они придумали способ подкожного введения медикаментов с наименьшими повреждениями кожи.
Предложенный способ доставки веществ сквозь кожу совмещает эффективность инъекции и безболезненность пластыря. Сотни полимерных иголочек микрометровых размеров содержат в себе лекарство. После введения их в кожу они быстро растворяются, а медикамент диффундирует внутрь кожи.
Микроиголочки состоят из поливинилпирролидона (polyvinylpyrrolidone, PVP). Мономерный винилпирролидон является жидкостью (в условиях эксперимента), и к нему можно добавить интересующее лекарство. Затем такую смесь заливают в заранее изготовленную форму, и винилпирролидин полимеризуется под действием ультрафиолета (рисунок 1).
Рисунок 1. Изготовление массивов полимерных микроиголочек.
1: методом фотолитографии получены микроиголочки из светочувствительной эпоксидной смолы SU-8;
2: на их основе изготовлена матрица из полидиметилсилоксана (PDMS);
3: смесь жидкого мономера и лекарства нанесена на матрицу;
4: избыточный раствор убрали, чтобы лекарство содержалось только в микроиголочках;
5: сверху прилили мономер, без лекарства;
6: под действием ультрафиолета происходит полимеризация.
По словам авторов, один раз полученную PDMS-матрицу можно использовать многократно для изготовления массивов микроиголочек без потери качества последних.
PVP давно используется в клинической практике, в связи с чем его можно считать безопасным для здоровья. Кроме того, PVP отлично растворяется в воде – таким образом, будучи введенными в кожу, микроиголочки затем быстро исчезают. Полученные иголочки размерами 750 мкм в длину, 250 мкм в диаметре у основания и 5 мкм в радиусе у вершины (рисунок 2), содержащие в качестве модельного лекарства различные соединения, были протестированы на свиной коже in vitro.
Рисунок 2. Массив микроиголочек из PVP, содержащих в качестве модельного лекарства сульфородамин. a – вид сверху; b – вид сбоку.
Примерно через 1 минуту после введения в кожу свиньи массивы микроиголочек полностью растворялись. В одном из экспериментов в качестве модельного лекарства взяли флуоресцентно меченный бычий сывороточный альбумин (это белок), благодаря чему смогли проследить судьбу введенных вместе с микроиголочкой соединений. На рисунке 3 (слева) видно, что микроиголочка полностью растворилась, а модельное лекарство (флуоресцентно меченный бычий сывороточный альбумин) проникло в глубокие слои кожи.
В другом случае в микроиголочки был заключен фермент (β-галактозидаза). Было показано, что фермент не только проник в кожу, но и сохранил при этом свою активность (рисунок 4, справа). Бета-галактозидаза расщепляет субстрат X-gal c образованием окрашенного продукта. Появление синего пятна свидетельствует о присутствии активного фермента.
Одним из желаемых свойств – способностью доставлять вещества сквозь кожу – массивы микроиголочек, несомненно, обладают. Неясна ситуация с безболезненностью: эксперименты, вроде бы, проводились исключительно на свиной коже и только in vitro, однако авторы уверенно говорят, что это не больно. Кто знает, возможно, они не удержались и испытали новинку на себе…
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru
17.03.2008