В Томском Институте физики прочности и материаловедения СО РАН создали технологию доставки противоопухолевых препаратов в организм при помощи костных имплантатов со специальным полимерным покрытием. Разрабатываемый учеными способ отчасти заменит химиотерапию и предотвратит распространение рака кости, пишут «Известия».
Традиционно при обнаружении рака кости хирурги удаляют пораженный участок и помещают на его место имплант из титана. Чтобы заболевание не вернулось повторно, больным проводят химиотерапию. Обычно во время такого лечения у пациентов проявляются побочные явления: ощущается слабость, выпадают волосы, происходят сбои в работе различных органов. Разработанные томскими учеными имплантаты решают задачу, как доставлять необходимые лекарственные препараты напрямую к очагу рака в кость, не используя привычные таблетки или уколы.
Для этого ученые предложили размещать лекарство непосредственно в имплантате, а для его постепенного высвобождения сверху наносить специальное полимерное покрытие. Сам имплантат исследователи изготовили из титана, поверх которого ультразвуковым методом нанесли биосовместимый материал — кальций-фосфатный цемент и поместили в его поры противоопухолевый препарат — 5-фторурацил. После высушивания сверху нанесли биоразлагаемое покрытие на основе молекул молочной и гликолевой кислот. Именно это покрытие за счет медленного растворения должно было предотвратить слишком быстрое попадание лекарства в организм и обеспечить более продолжительное лечение.
Чтобы проверить, с какой скоростью лекарство высвобождается из имплантата в организм, ученые провели сравнительный эксперимент, во время которого образцы с покрытием и без него помещали в раствор, сходный по составу с биологической жидкостью организма человека. В результате было установлено, что из образца со специальным покрытием фармацевтический препарат выделялся в течение пяти дней, а из образца, не имеющего полимерного покрытия, — намного быстрее, до четырех часов.
Как рассказала Екатерина Комарова, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории физики наноструктурных биокомпозитов Института физики прочности и материаловедения СО РАН, специалисты продолжат исследования для увеличения срока высвобождения лекарств. Кроме того, они намерены усовершенствовать способ размещения лекарств в структуре имплантата и испытать не только противоопухолевые препараты, но антибиотики. «Мы предложили многообещающую стратегию создания костных имплантатов, с помощью которых можно локализовано и контролируемо доставлять лекарственные средства в костную ткань. Если вместо противоопухолевого препарата, протестированного нами, в покрытие «загрузить» другие лекарства, можно будет использовать их не только при лечении рака, но и в других сферах, например в травматологии и зубном протезировании», — спояснила Елена Комарова.
Ученые считают использование имплантатов для доставки лекарств весьма перспективным направлением, особенно для регенеративной медицины. По мнению Михаила Болкова, научного сотрудника Института иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН, если идея томских ученых приведет к желаемому результату, то разработка позволит не только бороться с опухолями костей, но и адресно доставлять лекарства, избавив пациентов от многих нежелательных побочных явлений.
Исследование томских ученых поддержано грантом Российского научного фонда, результаты опубликованы в журнале Materials Today Communications.
В июне 2024 года специалисты «Росатома» сообщили о разработке нового покрытия для имплантатов, которое помогает конструкциям быстрее прижиться в организме пациента после установки. А уральские ученые модернизировали титановый сплав, используемый для изготовления имплантатов костей.
Фото: iStock.com.
