Рассказываем о композиционных полимерах разработки Ростеха, применяющихся в фармацевтике

Полимерные материалы широко применяются в разных областях медицины. Из них делают искусственные суставы, сосуды, кровезаменители, хирургические нити и многое другое. На форуме «Биопром 2024» НИИ полимеров (входит в холдинг ОНПП «Технология») представил еще одну сферу приложения этих высокомолекулярных соединений — в качестве транспорта для лекарств.

Для этого из композиционного полимерного носителя, разработанного предприятием Ростеха, создаются оболочки и пленки, помогающие более эффективно доставлять лекарства по адресу, то есть в очаг заболевания. Таким образом удается достичь необходимой концентрации действующего вещества — без недостачи и переизбытка. Например, с помощью биосополимерных пленок решается сложная задача доставки лекарств пролонгированного действия в органы зрения.

Доставка включена

Представим классическую ситуацию: пациенту назначают лекарство, и оно поступает в организм либо через таблетку, либо через инъекцию. Препарат попадает в кровь и распространяется по всему организму. Однако большинство традиционных препаратов действуют не избирательно — они оказывают влияние как на больные клетки, так и на здоровые. Это может приводить к нежелательным побочным эффектам.

Например, химиотерапевтические препараты для борьбы с раком нередко повреждают не только опухоль, но и окружающие здоровые ткани, что вызывает сильные побочные реакции. Кроме того, лекарство может вообще не достигнуть своей «мишени» или попасть туда в недостаточной концентрации. Поэтому часто используют повышенные дозы, что тоже плохо сказывается на организме.

Решить эту проблему призваны системы направленного транспорта лекарственных средств. Их главная цель — доставить активное вещество строго в нужное место в организме, минимизируя его воздействие на здоровые ткани. Это позволяет повысить эффективность лечения и значительно снизить риск «побочек».

Образно говоря, доставлять лекарство должен специальный «курьер», который сможет принести «заказ» вовремя, в нужном количестве, в целости и сохранности, да еще и пройдя через все преграды организма. Он должен хорошо ориентироваться в теле человека, чтобы попасть точно по адресу и узнать «заказчика». И, что не менее важно, бесследно раствориться после выполнения «заказа».

Нанотехнологии из аптечки

Идею такого направленного транспорта — «волшебной пули» для лекарств — впервые высказал еще в 1906 году немецкий ученый Пауль Эрлих. Он мечтал создать идеальное лекарство, способное самостоятельно найти источник болезни и поразить его, не затрагивая здоровые органы и ткани организма.

В 1950-х годах появились системы доставки первого поколения. Замедленное высвобождение лекарства уже тогда достигалось за счет использования биоразлагаемого полимерного покрытия.

Прорыв в технологии случился в 1960-е годы, когда британский биофизик Алек Бэнгхэм открыл липосомы — сферические структуры, состоящие из липидного слоя, которые могут заключать в себе активные вещества. Однако первое клиническое применение липосомальных систем состоялось только в 1990-е годы для лечения онкологии.

Второе поколение транспорта для лекарств разрабатывается с 1980-х годов. В этот период создаются саморегулирующиеся системы доставки, которые основаны на использовании полимеров, чувствительных к изменению температуры и рН-среды. Свойство биоразлагаемости полимеров применялось для высвобождения лекарственного средства в течение длительного времени.

Сегодня можно говорить о реализации третьего поколения средств доставки. Для этого применяются нанотехнологии, когда с использованием наночастиц — структур размером от 1 до 100 нанометров — лекарство доставляется непосредственно в больную клетку и даже во внутриклеточные органеллы. Наночастицы могут быть сделаны из различных материалов, включая биосовместимые полимеры, липиды или металлы. Таким образом, ученые стали еще ближе к созданию «волшебной пули», летящей четко к цели.

Принять (поли)меры

Российские химики и фармацевты также активно включены в процесс создания инновационных систем доставки лекарств. Свои разработки в этом направлении ведут МГУ, НИТУ МИСиС, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и другие организации.

Одна из отечественных разработок, которая уже нашла применение в фармацевтике, — композиционный полимерный носитель (КПН), созданный специалистами Научно-исследовательского института химии и технологии полимеров им. ак. В.А. Каргина. Предприятие располагается в городе Дзержинске Нижегородской области и входит в холдинг ОНПП «Технология» Госкорпорации Ростех.

Носитель представляет собой интерполимерный комплекс полиметакриловой кислоты и полиэтиленгликоля. КПН является вспомогательным веществом, использующимся в технологии твердых и мягких лекарственных форм как матрицеобразователь и как пленкообразователь для достижения пролонгированного и замедленного высвобождения биоактивных веществ.

Разработка НИИ полимеров обеспечивает защиту лекарственного вещества от инактивации желудочным соком и равномерное поступление лекарства в течение длительного времени. С помощью полимера удалось получить длительный терапевтический эффект при однократном применении лекарств. Также полимерная оболочка помогает избежать колебаний концентрации лекарственных веществ в крови, вызывающих нежелательные побочные явления, и снижает токсичность лекарств.

Вылечил и растворился

Еще одна интересная новинка от предприятия Ростеха, представленная на международном форуме «Биопром» — это биосополимер. Так называются биосовместимые полимеры, способные к биодеградации, то есть разрушающиеся благодаря естественным биологическим процессам организма до простых и безопасных соединений.

Из этого материала, выпускаемого НИИ полимеров в виде порошка, например, получают офтальмологические пленки для доставки лекарств в глазные ткани. Вообще, глаз — не самый простой орган для лечения, ведь его защищает слезная жидкость, которая не только довольно быстро удаляет любые инородные предметы и вещества, но и снижает эффективность лекарств. Благодаря биосополимерной пленке, помещенной в конъюнктивальный мешок, удается добиться постепенного высвобождения лекарства. Выполнив свою задачу, пленка полностью растворяется без вреда для глаза.

В целом у технологии полимерных биорастворимых пленок есть большой простор для применения. К примеру, она может наноситься на десну, выступая в качестве носителя лекарств для быстрого купирования приступов стенокардии. Эффективны пленки в стоматологии, оториноларингологии и других направлениях медицины.

Подводя итог, нужно сказать, что препаратов с адресной доставкой на рынке пока не так много, но совершенно очевидно, что за ними — будущее фармацевтики. Системы направленного транспорта лекарственных средств будут развиваться, и российской отрасли необходимо иметь свои действенные технологии. К слову, НИИ полимеров — единственное в России предприятие, выпускающее носители для лекарственных средств из отечественного сырья, причем в объемах, закрывающих потребности российской фармы.

Источник: Ростех