Исследователи разработали систему беспроводной имплантации лекарств, которая позволяет противоопухолевым препаратам проникать глубоко в твёрдые опухоли, не повреждая окружающие здоровые ткани.
Междисциплинарная команда, возглавляемая экспертами в области материаловедения, биоэлектроники и фармацевтической инженерии, предлагает новую стратегию повышения эффективности химиотерапии при минимизации побочных эффектов.
Статья [опубликована](https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads9269) в журнале Science Advances. Исследование проведено Сеульским национальным университетом (профессор Сонг-Кюн Кан), Корейским институтом науки и технологий (доктор Хёджин Ли), Университетом Квангвун (профессор Джонгхён Ким) и Национальным университетом Кёнсан (профессор Сонгчан Ким).
Твёрдые опухоли из-за своей плотной клеточной структуры и повышенного интерстициального давления долгое время сопротивлялись традиционным методам лекарственной терапии. Противоопухолевые препараты, вводимые путём инъекций, часто задерживаются во внешних областях опухоли, что требует высоких системных доз для достижения терапевтического эффекта. Такой подход увеличивает риск серьёзных побочных эффектов, таких как подавление иммунитета, желудочно-кишечная токсичность и быстрое развитие устойчивости к лекарствам.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа разработала систему Dual-Phoretic Wireless Drug Delivery System (DPw-DDS) — полностью имплантируемое устройство, использующее два ионных механизма транспортировки.
Во-первых, электрофорез позволяет по требованию осуществлять пульсирующее и количественное высвобождение лекарств с помощью ионоселективного диода. Во-вторых, для доставки лекарств глубоко в опухолевую ткань используются электрические поля.
Важно отметить, что система работает от беспроводной энергии с помощью технологии Near-Field Communication (NFC), что позволяет полностью автономную работу без необходимости внешней проводки или батарей. Все необходимые этапы доставки лекарств — хранение, высвобождение, проникновение и дозирование — объединены в одном компактном устройстве, предназначенном для подкожной имплантации.
Эксперименты in vivo показали, что система обеспечивает более чем в четыре раза большую эффективность доставки лекарств по сравнению со стандартными методами инъекций и уменьшает объём опухоли более чем на 50% в течение пяти недель. На протяжении всего исследования не было обнаружено повреждений основных органов или окружающих здоровых тканей, что подчёркивает биосовместимость и безопасность системы.
Поскольку система не требует переформулирования лекарств, её можно легко применить к существующим терапевтическим средствам, потенциально сокращая затраты и время, связанные с разработкой лекарств. Платформа также поддерживает широкий спектр типов лекарств, включая наномедицины, белковые терапевтические средства и мРНК, что делает её пригодной для лечения рака, хронического воспаления и других целей точной медицины.
В будущем команда планирует распространить платформу на биоразлагаемые, неотделимые имплантаты, что устранит необходимость в хирургическом удалении и откроет путь для долгосрочных вариантов лечения с низкой нагрузкой. Интеграция принципов физической доставки лекарств с беспроводной биоэлектроникой знаменует собой важный шаг к созданию имплантатов нового поколения.
«Эта система объединяет контролируемое высвобождение и нацеливание на глубокие ткани в компактной беспроводной форме. Она может изменить подход к лечению не только рака, но и широкого спектра заболеваний, требующих точной и длительной доставки лекарств», — сказал профессор Кан.
«Эта платформа предоставляет практическое решение для повышения терапевтической эффективности при минимизации побочных эффектов. Мы активно работаем над клиническим внедрением и коммерциализацией», — добавил доктор Ли.
Предоставлено [Seoul National University](https://phys.org/partners/seoul-national-university/)