покритие

Изследователите от Масачузетския технологичен институт (MIT) са измислили начин за нанасяне на временно синтетично покритие върху лигавицата на тънките черва, което може да бъде приспособено за доставяне на лекарства, помощ в храносмилането или предотвратяване на абсорбирането на хранителни вещества като глюкоза, което може да предложи нова стратегия за лечение на диабет или затлъстяване.

В проучване, проведено върху свине, изследователите демонстрират, че могат да използват този подход, за да опростят доставката на лекарства, които обикновено трябва да се приемат няколко пъти на ден. Те също така модифицираха покритията, за да доставят ензима лактаза, който помага на хората да смилат млечната захар лактоза и да блокират усвояването на глюкозата. Констатациите „Стомашно-чревни синтетични обвивки“ са съобщени в Science Translational Medicine.

„Тези три приложения са доста различни, но предлагат усещане за широчината на нещата, които могат да се направят с този подход“, казва Джовани Траверсо, асистент по машиностроене в Масачузетския технологичен институт, гастроентеролог в Бригам и Болница за жени и старши автор на изследването.

Подплатата се състои от полимер, направен от молекули допамин, който може да се консумира като течност. След като разтворът достигне тънките черва, молекулите се събират в полимер, в реакция, катализирана от ензим, намиращ се в тънките черва.

Екипът на MIT започна работа по този проект с цел да се опита да разработи течни лекарствени форми, които биха могли да предложат по-лесна за преглъщане алтернатива на капсулите, особено за деца. Тяхната идея беше да създадат полимерно покритие за чревната лигавица, което да се образува след поглъщане като разтвор на мономери (градивните елементи на полимерите).

„Децата често не могат да приемат твърди лекарствени форми като капсули и таблетки“, добави Траверсо. „Започнахме да мислим дали бихме могли да разработим течни формулировки, които биха могли да образуват синтетична епителна лигавица, която след това да може да се използва за доставка на лекарства, улеснявайки пациента да получи лекарството.“

Вдъхновиха се от природата и започнаха да експериментират с полимер, наречен полидопамин (PDA), който е компонент на лепкавото вещество, което мидите отделят, за да им помогне да се придържат към скалите. PDA е направен от мономери на допамин, същия химикал, който действа като невротрансмитер в мозъка.

Изследователите откриха, че ензимът, наречен каталаза, може да помогне за събирането на молекули допамин в PDA полимера. Каталазата се намира в целия храносмилателен тракт, с особено високи нива в горната част на тънките черва.

Изследователите показват, че ако доставят допамин в течен разтвор, заедно с малко количество водороден прекис (при нива, признати за безопасни), каталазата в тънките черва разгражда водородния прекис до вода и кислород. Този кислород помага на допаминовите молекули да се обединят в PDA полимера. В рамките на няколко минути се образува тънък филм от PDA, покриващ лигавицата на тънките черва.

Junwei Li държи пример за капсула, съдържаща техния ензим (Кредит: Мелани Гоник/MIT)

„Тези полимери имат мукоадхезионни свойства, което означава, че след полимеризацията полимерът може много силно да се прикрепи към чревната стена“, каза постдокторантът, д-р Junwei Li, водещ автор на изследването. "По този начин можем да генерираме синтетични, подобни на епители покрития върху оригиналната чревна повърхност."

След като изследователите разработиха покритието, те започнаха да експериментират с начини да го модифицират за различни приложения. Те показаха, че могат да прикачат ензим, наречен бета-галактозидаза (лактаза) към филма и че този филм може след това да помогне за храносмилането на лактозата. При прасетата това покритие подобрява ефективността на усвояването на лактозата около 20 пъти.

За друго приложение изследователите включиха лекарство, наречено празиквантел, което се използва за лечение на шистозомоза, тропическо заболяване, причинено от паразитни червеи. Обикновено това лекарство трябва да се дава три пъти на ден, но използвайки тази формулировка, то може да се дава само веднъж на ден и постепенно да се освобождава през целия ден. Този подход може да бъде полезен и за антибиотици, които трябва да се дават повече от веднъж на ден, казват изследователите.

И накрая, изследователите показаха, че могат да вграждат полимера с малки омрежители, които правят покритието непроницаемо за глюкозата (и потенциално други молекули). Това може да помогне при лечението на диабет, затлъстяване или други метаболитни нарушения, казват изследователите.

В това проучване изследователите показаха, че покритието трае около 24 часа, след което се отделя заедно с клетките, изграждащи чревната лигавица, която непрекъснато се подменя. За своите проучвания върху прасета изследователите доставят разтвора чрез ендоскопия, но те предвиждат разработването на питейна форма за човешка употреба. Изследователите разработват и други алтернативни формулировки, включително капсули и хапчета.

Изследователите извършиха няколко предварителни проучвания за безопасност при плъхове и установиха, че допаминовият разтвор няма вредни ефекти. Техните проучвания също така предполагат, че повечето или всички допаминови молекули стават част от синтетичното покритие и не проникват в тъканта или кръвта, но екипът планира да направи допълнителни проучвания за безопасност, за да проучи възможните ефекти, които допаминът може да има.

Освен това изследователите изследват способността за абсорбция на хранителни вещества в червата след 24 часа и не показват разлика между животни, които са получили стомашно-чревна синтетична обвивка (GSEL) и тези, които не са получили GSEL. Освен това екипът установи, че покритието е в състояние да се придържа добре към човешката GI тъкан.