Искусственная осьминожья присоска на щеку доставляет пептидные лекарства

Разработка методов доставки пептидных лекарств в организм остается одной из острых проблем фармакологических исследований. Пероральное введение подобных препаратов отличается низкой эффективностью (биодоступность менее 1%), а более эффективные системы (например, на основе микроигл) сложны в изготовлении и аппликации. Ученые из Китая и Швейцарии представили новую систему, вдохновленную присосками осьминога, которая обеспечивает введение пептидных препаратов через слизистую ротовой полости.

Авторы предположили, что физическое растяжение эпителия слизистой оболочки позволит обеспечить повышенный уровень всасывания препаратов с крупными молекулами. За вдохновением исследователи обратились к осьминогу, чьи присоски состоят из двух камер — дискообразной воронки и более объемной чашки — которые соединены отверстием. Ученые изготовили на 3D-принтере присоску «осьминожьего» типа (обозначенную в работе как SCOD: suction cup orifice design) и более простую однокамерную присоску. SCOD-присоска оказалась более эффективной в тестах как на твердых, так и на эластичных поверхностях.

Ученые тестировали присоски ex vivo на образцах слизистой оболочки свиньи. Анализ криосрезов слизистой с прикрепленной присоской показал, что после присасывания площадь контакта ткани с содержимым увеличивается на 275 ± 10% благодаря механическому растяжению слизистой. Влияние такого растяжения и различных веществ, повышающих всасывание (PE), на усвоение препарата проверяли с использованием флуоресцентных красителей («полезную нагрузку» во всех опытах помещали в чашку присоски). Наибольшего эффекта удалось достичь при использованиии SCOD-присоски и таурохолата натрия (NaTaC) или капрата натрия (C10) — в таких вариантах краситель Cy5 проникал на 4057 и 3489 мкм соответственно. Для сравнения, при аппликации SCOD присоски с Cy5 без создания вакуума («присасывания») краска проникала в ткани только на 148 мкм.

In vivo испытания проводились на собаках породы бигль. Животные получали 1,2 мг десмопрессина — структурного аналога гормона аргинин-вазопрессина — в виде таблетки или при помощи SCOD-присоски (время аппликации составило 3 часа; в присоску препарат помещался вместе с поливиниловым спиртом, который был нужен для контроля кинетики высвобождения). Без использования PE биодоступность десмопрессина при администрации SCOD-присоской была сравнима с таблетками (0,16% против 0,12%). При этом максимальная концентрация вещества в плазме крови достигалась спустя час после снятия присоски — это свидетельствует о том, что эпителий ротовой полости может служить резервуаром, обеспечивающим постепенное поступление препарата в кровь.

Добавление в присоску NaTaC в молярном соотношении 10:1 NaTaC к десмопрессину повысило биодоступность до 16,4%, при этом концентрация препарата в плазме была более чем в 150 раз выше, чем при использовании таблеток. Такое увеличение эффективности всасывания позволило сократить время аппликации присоски с 3 часов до 10 минут и все еще сохранить высокий уровень биодоступности (3,2%).

Авторы также убедились в том, что применение SCOD-присоски, в том числе с PE, не приводило к перманентному повреждению слизистой. При использовании PE (как C10, так и NaTaC) на месте аппликации присоски развивалась небольшая припухлость, которая рассасывалась в течение 24 часов. Ткани за это время восстанавливались до нормального состояния — это ученые подтвердили гистологическими исследованиями.

Наконец, исследователи проверили комфортность SCOD-присоски на 40 добровольцах. В этой части исследования изготовленную из пищевого силикона присоску наполняли водой, не несущей активных веществ. Участники исследования самостоятельно закрепляли присоску в ротовой полости и носили ее в течении 30 минут, в течение которых они могли говорить, передвигаться и полоскать рот. Только пять присосок (12,5%) отсоединились преждевременно. Визуальный осмотр места прикрепления показал, что уже спустя час после отсоединения присоски ее следы были едва заметны. Ученые также опросили добровольцев до и после теста о том, предпочли бы они введение лекарства при помощи присоски или при помощи инъекции. Большинство пациентов отдало предпочтение присоске для ежедневной, еженедельной и ежемесячной администрации препаратов.

Таким образом, SCOD-присоски могут стать альтернативой существующим методам доставки пептидных препаратов, доступной для самостоятельного использования пациентами.

Робокапсулу для пероральной доставки инсулина проверили на свиньях