Aмeрикaнскиe учeныe рaзрaбoтaли микрoдвигaтeли, кoтoрыe
нeйтрaлизуют кислoту в жeлудкe и высвoбoждaют лeкaрствa при зaдaннoм знaчeнии
кислoтнoсти. Рeзультaты рaбoты oпубликoвaны
в журнaлe Angewandte Chemie.
Кислaя среда в желудке необходима для денатурации пищевых
белков и нормальной работы расщепляющего их фермента пепсина. Она также убивает
многие поступающие с пищей микроорганизмы. Помимо этого, кислота в желудке нейтрализует
многие лекарственные препараты. Такие лекарства предохраняют от ее действия,
помещая их в кишечнорастворимую оболочку. Однако для кислоточувствительных препаратов,
действующих непосредственно в желудке (например, антибиотиков, которые
применяют для лечения язвенной болезни), такой метод защиты не подходит. Поэтому
их назначают в комбинации с ингибиторами протонного насоса (калий-протонной
АТФ-азы), которые блокируют синтез кислоты обкладочными клетками желудка. Однако
эти препараты, особенно при длительном использовании, имеют серьезные побочные
эффекты, что ограничивает их применение.
В поиске альтернативного метода доставки лекарств к
желудочной стенке сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего
разработали микродвигатели, использующие в качестве топлива кислоту и
нейтрализующие ее в процессе работы. Основой такого микродвигателя является
магниевая сфера диаметром около 20 микрометров. Эти сферы помещают на стеклянную
подложку и покрывают 10-нанометровым слоем золота так, чтобы контактирующий со
стеклом участок сферы остался без покрытия. На золотой слой наносят слой рН-чувствительного
полимера, который содержит лекарство и высвобождает его при заданном значении
кислотности (рН больше 5,5).
При попадании в желудок непокрытый золотом магний вступает в
реакцию с протонами кислоты, в результате чего образуются пузырьки
газообразного водорода. Благодаря реактивной силе этих пузырьков, микродвигатели
активно перемещаются по желудку со средней скоростью 60 микрометров в секунду,
нейтрализуя очередные протоны. В течение менее чем 20 минут они повышают рН до
заданного уровня (ингибиторам протонного насоса для этого необходимо около часа),
после чего полимер распадается, высвобождая лекарство.
В эксперименте на мышах пять миллиграммов микродвигателей за
20 минут повысили среднее значение рН в желудке животных с 1,88 до 7,81, после
чего высвободили флуоресцентный краситель. За счет движения микросфер доставка
препарата в различные участки слизистой оболочки желудка была более эффективной
и равномерной, чем при пассивной диффузии. Нейтрализующий кислоту эффект был дозозависимым
(2,5 миллиграмма повышали рН до 4,24; 10 миллиграммов — до 9,43).
Эксперимент также показал полную биосовместимость микродвигателей:
никаких побочных эффектов их применения при гистологическом исследовании
зарегистрировано не было. Кислотность желудочного сока возвращалась к
нормальным показателям в течение суток.
На основании полученных результатов разработчики назвали
свои микродвигатели привлекательной альтернативой ингибиторам протонного насоса
(можно добавить — во всем, кроме стоимости).
Интерес к этой разработке могут повысить данные, полученные
недавно американским научным коллективом. Ученые установили, что ингибиторы
протонного насоса нарушают работу лизосом — клеточных органелл, которые очищают
клетку от отслуживших и дефектных структурных элементов. Из-за этого происходит
преждевременное старение эндотелия (внутренней оболочки) сосудов, которое, в
свою очередь, повышает риск деменции, инфаркта миокарда и почечной
недостаточности.
Олег Лищук
N+1
