Учёные предложили использовать эмульсионные микрогели для доставки лекарств в мочевой пузырь, чтобы эффективнее и менее болезненно лечить инфекции мочевыводящей системы. В состав таких микрогелей входит белок из молочной сыворотки, который способен прикрепляться к стенкам органа, что, в свою очередь, позволяет существенно продлить терапевтическое действие введённых лекарственных препаратов в очаге воспаления. В итоге терапия заболеваний мочевого пузыря, например цистита, становится более быстрой и комфортной благодаря тому, что предложенный подход позволяет уменьшить количество болезненных процедур прямого введения препарата в полость органа. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ) опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

В большинстве случаев острый цистит, вызванный кишечной палочкой, лечат антибактериальными препаратами в форме таблеток. Однако при хронических инфекциях мочевого пузыря такая терапия малоэффективна из-за того, что антибиотики плохо проникают в глубокие слои внутренней стенки поражённого органа. Другими словами, при приёме таблеток невозможно достичь необходимой концентрации антибиотиков в полости мочевого пузыря, чтобы убить постоянно размножающиеся бактерии, провоцирующие воспаление. Увеличение дозировки лекарств в таблетках создаёт риск передозировки, отравления и появления большого количества побочных эффектов на здоровых органах. В таком случае введение антибактериальных препаратов непосредственно в полость мочевого пузыря с помощью катетера позволяет использовать намного большую дозу лекарства за счёт местного воздействия и отсутствия какого-либо влияния на другие органы и организм в целом.

Но из-за постоянного накопления мочи в мочевом пузыре лекарственные препараты, вводимые в его полость, быстро вымываются, в результате чего и такая терапия не всегда оказывается эффективной. Решить эту проблему позволят системы доставки, обладающие высокими мукоадгезивными свойствами, то есть способные закрепляться на стенках органа на продолжительное время.

Группа учёных из Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского совместно с учёными из Центра нейробиологии и реабилитации мозга имени Владимира Зельмана и Центра фотонных технологий и инженерных систем Сколковского института науки и технологий разработала методику синтеза эмульсионных микрогелей, которые способны удерживаться на слизистой оболочке мочевого пузыря в течение продолжительного времени.

Основным компонентом для создания эмульсионных микрогелей стал протеин молочной сыворотки. Этот белок образуется в качестве побочного продукта при производстве сыра и служит биологически активной добавкой, употребляемой в пищу. Полученные на его основе микрогели имели природу эмульсии типа «масло в воде», где молекулы белка создавали своеобразную оболочку на поверхности микрокапель масла. Сочетание масляной фазы и белковой оболочки позволяет поместить в такие носители широкий спектр препаратов, включая жиро- и водорастворимые лекарства. Доступность для организма и относительная дешевизна исходных компонентов открывает новые возможности использования эмульсионных микрогелей в медицинской промышленности в качестве систем адресной доставки.

Образование микрогелей на поверхности микрокапель масла происходит под воздействием температуры. Такие гидрогелевые трёхмерные сети способны хорошо закрепляться на слизистых оболочках, что было показано в экспериментах на тканях мочевого пузыря. Кроме того, в экспериментах с животными авторы выяснили, что доставка флуоресцентно меченных микрогелей в мочевой пузырь с помощью катетера позволяет накапливать в 10 раз больший флуоресцентный сигнал по сравнению с внутривенной инъекцией и сохранять его внутри органа в течение суток после введения. Таким образом, предложенный подход позволит снизить количество повторов болезненной процедуры, сроки проведения терапии и улучшить качество жизни пациентов с хроническими инфекциями мочевого пузыря.

«Наш подход может лечь в основу новых мукоадгезивных систем доставки лекарственных средств, позволяя увеличить эффективность терапии заболеваний мочевыделительной системы. В дальнейшем мы планируем изучить возможность терапии раковых заболеваний мочевого пузыря, а также эффективность терапии острого хронического цистита с помощью микрогелей, содержащих одновременно антибактериальные препараты и гиалуроновую кислоту, необходимую для восстановления слизистой мочевого пузыря», — рассказывает Оксана Майорова, руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Саратовского государственного университета.

Научный сотрудник Центра нейробиологии и реабилитации мозга имени Владимира Зельмана Ольга Синдеева добавляет: «Вклад Сколтеха в это исследование состоял в визуализации биораспределения предложенного носителя лекарственных средств. При помощи аппарата для флуоресцентной in vivo визуализации Центра коллективного пользования „Биовизуализация и спектроскопия“ Сколтеха мы исследовали биораспределение частиц микрогеля. За счёт того, что они были помечены флуоресцирующим веществом, мы могли визуализировать, где именно в организме живой мыши эти частицы присутствовали. И, действительно, частицы накопились в мочевом пузыре, а при внутривенной инъекции картина совершенно иная».