Гидрогель и усилитель проницаемости тканей помогают доставить лекарства напрямую в пищевод

Воспаление пищевода встречается все чаще во всем мире. Однако доставка лекарств непосредственно в пищевод сопряжена с определенными трудностями: препарат быстро преодолевает этот участок желудочно-кишечного тракта под действием гравитации, его выстилает многослойный плоский некератинизированный эпителий. Был предложен ряд решений, например, повышение вязкости раствора препарата. Авторы статьи в Nature Biomedical Engineering разработали платформу OTiS для скрининга лекарственых форм, которые помогли бы макромолекулярным соединениям дольше удержаться в пищеводе и легче преодолевать слизистую оболочку.

Образцы тканей пищевода помещались между прозрачных пластин с лунками и запечатывались в систему, напоминающую пищевод. Препараты поступают в систему сверху, как при проглатывании. После этого можно измерить, какое количество препарата прошло сквозь ткани. Авторы выяснили, какие препараты повышают проницаемость этих тканей, с помощью флуоресцентных зондов с различным молекулярным весом. Ткани хранили в замороженном виде. Метод хранения влиял на проницаемость.

Исследователи отметили, что некоторые самые активные усилители проницаемости нарушают целостность тканей. Тем не менее, были выбраны более щадящие условия, 25 мМ натриевой соли хенодезоксихолевой кислоты (CDC), 100 мг/мл октаноата натрия и 100 мМ гидрата холата натрия (SCH), которые усиливали проницаемость в 180, 394 и 1390 раз. Причем смесь CDC и SCH обладала синергическим эффектом — проницаемость повышалась в 1806 раз.

Авторы изучили физико-химические свойства этих усилителей с помощью машинного обучения, чтобы можно было предсказать, будет ли соединение усиливать проницаемость.

В раствор с усилителем проницаемости добавили загуститель, чтобы тот подольше задерживался в пищеводе. Авторы выбрали и-каррагинан. Вместе с усилителями проницаемости CDC и SCH авторы получили гидрогель Oesogel, который повышал проницаемость слизистой пищевода свиньи в 876 раз, а слизистой пищевода человека — в 285 раз. После применения Oesogel в тканях не определялись клаудин 4 и E-кадгерин, но клетки не отделялись.

Oesogel давали свинье под анестезией, после чего несколько раз проводили биопсию пищевода. Гидрогель равномерно покрывал стенки пищевода. Со временем E-кадгерин определялся все хуже, но к третьему дню межклеточные контакты восстанавливались.

При применении Oesogel с инфликсимабом препарат определялся во внутренних слоях пищевода свиньи спустя 2 часа. Инфликсимаб сохранялся через три для после внесения. В сыворотке крови животного препарат не обнаруживался, в пищеводе колокализовался с TNF-альфа. Инфликсимаб эффективен при хронических воспалительных состояниях, таких как язвенный колит, болезнь Крона и ревматоидный артрит. Пока неясно, поможет ли он при заболеваниях пищевода, например, эозинофильном эзофагите. Авторы также разработали устройство для введения гидрогеля в пищевод.

По мнению авторов, Oesogel обладает большим потенциалом в качестве неинвазивной платформы для доставки лекарственных препаратов в пищевод. Она усиливает поглощение и удержание антител в слизистой оболочке и может помочь при лечении заболеваний пищевода.

Минипигам заменили часть пищевода на функциональный трансплантат