Помочь животным, а потом и людям
Идут испытания биодеградируемого микроигольного накожного патча для лечения онкологических заболеваний
Ученые лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН и лаборатории клеточного иммунитета ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава России зарегистрировали патент на способ изготовления биодеградируемого микроигольного накожного патча для отсроченной гемостимуляции онкологических больных (патент RU 2804809 C1).
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Патч содержит биодеградируемые микроиглы для отсроченного высвобождения лекарства и удерживающую электрический заряд пленку, которая формирует в тканях электрическое поле и создает условия для поступления лекарства в более глубокие слои кожи, пронизанные кровеносными сосудами. Патч предназначен для введения препаратов филграстима для профилактики и лечения лейкопении и, в частности, нейтропении, возникающих как осложнение после курса химиотерапии.
Микроигольный пластырь-аппликатор с лекарственным препаратом наносится сразу после введения пациенту противоопухолевого препарата, однако терапевтическое средство начинает поступать в кровеносную систему только по истечении некоторого времени. Микроигольный пластырь-аппликатор плотно прижимается к поверхности кожи пациента так, чтобы десятки микроигл погрузились в эпидермис. В процессе биорезорбции микроигл происходит высвобождение лекарственного препарата. Электростатическое поле влияет на кинетику всасывания. Оно заставляет препарат проникать глубже в кожу, туда, откуда оно через капилляры будет захвачено в общий кровоток.
Снижение количества лейкоцитов (лейкопения) — одно из наиболее частых осложнений химиотерапии у онкологических больных, которое увеличивает риск развития инфекции. Поскольку, как правило, количество лейкоцитов в периферической крови снижается на 10–14-й день после проведения курса цитостатиков, поддерживающие препараты назначают на второй—пятый день после окончания курса. Препарат обычно вводится в виде внутрисосудистых инъекций, поэтому для проведения процедуры требуется посещение медицинского учреждения, что приводит к дополнительным контактам пациента с потенциальными источниками инфекции. Еще важнее то, что именно в этот период отмечено максимальное количество системных побочных эффектов химиотерапии, таких как рвота, диарея, повышенная температура и т. д., поэтому пациент может быть не в состоянии приехать в больницу.
Микроигольный пластырь позволяет сократить время нахождения в больнице, но при этом своевременно и без болезненных внутрисосудистых инъекций обеспечить пациента поддерживающей терапией, предотвращающей развитие лейкопении.
Эксперименты, проведенные в НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России, показали, что при использовании биодеградируемых микроигольных патчей с гемостимуляторами на четвертые сутки после нанесения наблюдается достоверное повышение концентрации нейтрофилов в крови подопытных мышей по сравнению с контрольными группами (притом что период выведения препарата из организма составляет несколько часов). Изучение другой группы мышей показало, что по сравнению с контрольной группой применение биодеградируемых накожных микроигольных патчей с гемостимуляторами обеспечило достоверное увеличение в костном мозге делящихся стволовых клеток и способствовало сохранению клеточного состава лимфоидной ткани селезенки.
«В лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН проводятся исследования биологического воздействия фотосенсибилизаторов, в частности того, как они влияют на биофизику липидных мембран. В рамках этой работы возникла идея — создать инновационное средство доставки фотосенсибилизаторов. Это была первая наша работа по доставке лекарств: я подготовил технологию изготовления биорастворимых микроигольных аппликаторов для фотодинамической терапии,— рассказывает инженер лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН Кирилл Макринский.— Работы выполнялись по гранту Фонда содействия инновациям. В 2022 году этот проект стал победителем конкурса “Студенческий стартап” в медицине. Вместе с коллегами из Онкоцентра имени Блохина мы расширили проект и разработали патчи с гемостимуляторами. Исследования на лабораторных мышах прошли успешно, и теперь мы постепенно переходим к доклиническим исследованиям в ветеринарных клиниках».
Нанесение накожных микроигольных пластырей — один из самых современных способов введения лекарственных препаратов. Такие патчи позволяют вводить препарат «по расписанию», в точной дозировке, но без посещения медицинского учреждения и без необходимости инъекций.
«Мы последовательно совершенствуем патчи: улучшаем эргономику, чтобы клиницистам было удобнее их использовать; расширяем номенклатуру препаратов, которые можно вводить с помощью патчей,— продолжает Кирилл Макринский.— Лекарственное наполнение влияет на механические свойства патчей, например на гибкость игл и на скорость их биодеградации. Мы разрабатываем общие подходы по оценке растворимости и кинетике высвобождения лекарственного вещества из патча. Такие подходы позволят достаточно достоверно по результатам экспериментов “в пробирке” предсказывать поведение патча в тканях. Тогда мы будем переходить к опытам на лабораторных мышах, уже хорошо понимая, какие параметры нам нужны. Разные лекарства требуют разных подходов к введению и, соответственно, разных патчей. Например, для задач фотодинамической терапии нужно, чтобы иглы очень быстро растворялись в тканях. А для нейтропении нам необходимо было отложенное введение лекарства. В будущем мы планируем обобщить наши знания в единой инженерной платформе, с помощью которой на основе физико-химических свойств лекарственного препарата по запросу клиницистов мы могли бы быстро предложить способ изготовления патча, оптимального для данного вещества».
Кирилл Макринский, инженер лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Есть ли еще в России или в мире подобная технология отсроченного введения лекарства через патчи?
— Общемировой рынок микроигольных технологий обширен и довольно динамично развивается в последние десять лет. На нем представлен целый спектр различных решений на их основе: от трансдермального введения вакцин до управления болью. На рынке России представлены косметологические микроигольные патчи. Отечественных технологий, нацеленных на контролируемое введение лекарственных средств, в настоящее время не имеется.
— На каком этапе сейчас находится исследование этой технологии?
— На данном этапе мы переходим к испытаниям на животных в условиях ветеринарных клиник. Мы прорабатываем различные подходы к дизайну и эргономике для удобства использования изделия и максимизируем контроль скорости введения лекарственных средств.
— Как вы планируете улучшать технологию?
— Мы занимаемся оптимизацией технологии производства, снижением себестоимости патчей и стремимся к полной импортонезависимости. В частности, мы пытаемся отладить процесс производства полностью на отечественном сырье и оборудовании.
— Как скоро возможно широкое применение подобных патчей?
— Мы уже очень близки для применения таких патчей в ветеринарной практике, чтобы каждый хозяин мог купить наши патчи и облегчить своему питомцу прохождение курса химиотерапии. До применения на людях нужно еще пройти путь клинических испытаний, что потребует несколько лет. Впрочем, некоторые прототипы я уже испытывал на себе.
— Смогут ли люди использовать их самостоятельно, без обращения в больницу или поликлинику?
— Техника применения патча предельно проста, поэтому пациент сможет без проблем использовать их самостоятельно, своими руками в домашних условиях. Но так как разработанный патч содержит в себе рецептурные препараты и предназначен для предотвращения ряда побочных эффектов от курса химиотерапии, то перед применением необходима консультация с лечащим онкологом. А уже после этого пациент без каких-либо проблем может либо получить патч из рук врача и нанести непосредственно в кабинете, либо купить патч в аптеке, а затем при необходимости применить нашу разработку самостоятельно.
При поддержке ИФХЭ РАН.