Ученые создали гибкий пластырь для точной доставки лекарств к сложным органам

Представьте себе микроскопического «курьера», который не заливает лекарством всё тело, а мягко стучится только в двери больных клеток, чтобы затем проскользнуть внутрь и доставить препарат напрямую. Это видение стало на шаг ближе к реальности благодаря прорывному биоэлектронному пластырю, который обнимает органы, как вторая кожа.

Международная команда под руководством ученых из Пекинского университета Бэйхан разработала сверхгибкий биоэлектронный пластырь, способный принимать форму органов со сложной геометрией, таких как яичники и почки, для точной и локализованной доставки лекарств или генов.

Устройство, получившее название POCKET, имитирует «умную электронную одежду», которая плотно оборачивается вокруг органов, преодолевая ключевое ограничение традиционного системного введения лекарств, для которого характерны побочные эффекты на другие органы и плохое усвоение клетками. Исследование было опубликовано во вторник в журнале Cell.

Их работа была вдохновлена душераздирающей клинической дилеммой — необходимостью для женщин с наследственными мутациями гена BRCA1 удалять оба яичника и маточные трубы для предотвращения рака, навсегда жертвуя своей фертильностью. «Неужели нет другого пути?» — часто со слезами спрашивают пациентки, сталкиваясь с этим трудным выбором.

Примечательно, что существующие методы генной терапии, такие как использование вирусных векторов, несут риски интеграции в геном половых клеток и загрязнения человеческого генофонда, что делает их непригодными для работы с чувствительными репродуктивными органами.

Исследовательская группа обратилась к физическому подходу, используя электрические поля для временного открытия клеточных мембран. Это позволяет точно контролировать глубину воздействия, нацеливаясь только на соматические клетки на поверхности яичника и избегая воздействия на половые клетки.

Однако неровная, сильно изрезанная поверхность яичника не позволяет обычным устройствам достичь полного контакта.

Пытаясь решить эту проблему, ученые вдохновились искусством вырезания из бумаги. Они создали настраиваемый пластырь, который обеспечивает покрытие более 95% поверхности сложных анатомических структур. Четырехслойное устройство интегрирует нанопоры, резервуар с гидрогелем, содержащим лекарство, электроды из серебряных нанопроволок и гибкую подложку — все это создается с помощью фемтосекундной лазерной обработки.

Когда подается низковольтный ток, нанопоры генерируют локализованные электрические поля, которые временно открывают микроскопические каналы в соседних клеточных мембранах, позволяя терапевтическим веществам проникать непосредственно в клетки, отмечается в исследовании.

Этот метод повышает эффективность доставки почти в 1000 раз по сравнению с пассивной диффузией, одновременно избегая повреждения более глубоких тканей.

В доклинических испытаниях пластырь успешно доставил терапию геном BRCA1 к поверхностным клеткам яичников у мышей, не затронув репродуктивные клетки, снизив риск рака и восстановив фертильность.

В моделях трансплантации почки локализованная доставка противовоспалительного препарата с помощью POCKET защитила функцию почек и устранила системные побочные эффекты, такие как остеопороз и иммуносупрессия, которые наблюдаются при приеме пероральных стероидов.

Эта технология предлагает новую парадигму для лечения заболеваний чувствительных или структурно сложных органов, заявил Чан Линцянь из университета Бэйхан, соавтор статьи.

Платформу можно адаптировать для лечения диабета, заболеваний сетчатки, ревматоидного артрита и других болезней, добавил Чан.