Войти в систему
Войти с помощью соц. сетей:
Контакты:
Чжэнь Гу, (919) 515–7944, [email protected]
Мэтт Шипман, пресс-служба Университета штата Северная Каролина, (919) 515–6386, [email protected]
Для публикации без эмбарго
Ученые разработали способ введения лекарств для лечения диабета, в котором материал, напоминающий губку, окружает инсулиновое ядро. Губка расширяется и сжимается в ответ на изменение уровня сахара в крови, выделяя инсулин по мере необходимости. Эта технология находится пока на ранних стадиях разработки, но со временем может быть использована и для таргетированной доставки лекарств к раковым клеткам.
«Мы хотели имитировать работу здоровых бета-клеток, которые производят инсулин и контролируют его выделение в здоровом организме, — говорит Чжэнь Гу, ведущий автор статьи об этом исследовании и старший преподаватель совместной программы биомедицинского инжиниринга Университета Северной Каролины и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. — Но то, что у нас получилось, имеет потенциал и для "умного" введения лекарств от рака или других заболеваний». Помимо Гу в состав исследовательского коллектива входят Дэниел Андерсон, один из ведущих авторов, преподаватель химической инженерии и сотрудник Института интегративных исследований рака имени Коха в Массачусетском технологическом институте, а также сотрудники отделения анестезиологии Детского госпиталя в Бостоне.
Ученые создали сферическую матрицу, похожую на губку, из хитозана — соединения, которое встречается в природе в хитиновых оболочках креветок и крабов. По всей этой матрице разбросаны небольшие нанокапсулы из пористого полимера, содержащие ферменты глюкозооксидазу и каталазу. Матрица-губка окружает резервуар с инсулином. Ее диаметр составляет примерно 250 мкм, и ее можно вводить пациенту инъекционно.
Когда у страдающего диабетом растет уровень сахара в крови, глюкоза запускает реакцию, в ходе которой ферменты в нанокапсулах выделяют ионы водорода. Эти ионы соприкасаются с молекулярными волокнами хитозановой губки, передавая им положительный заряд. Положительно заряженные волокна хитозана отталкиваются друг от друга, раскрывая поры губки и позволяя инсулину попасть в кровоток. При диабете I и II типа на поздних стадиях пациенту необходимы уколы инсулина — гормона, который осуществляет транспорт глюкозы из крови в клетки тела.
По мере того как выделяется инсулин, уровень сахара в крови начинает снижаться. Хитозан в губке теряет положительный заряд, и нити снова смыкаются, закрывая поры губки и задерживая оставшийся инсулин.
При этой методике для создания ионов водорода требуются ферменты, реагирующие на глюкозу, но для воздействия на раковые клетки технологию можно упростить, полностью отказавшись от ферментов. Опухоль — это кислая среда с высокой концентрацией ионов водорода. Если наполнить резервуар губки противораковыми препаратами, они начнут выделяться, когда хитозан вступит в контакт с ионами водорода в тканях опухоли или раковых клетках.
«Мы можем корректировать размер матрицы-губки до 100 нанометров, — говорит Гу. — А хитозан сам по себе перерабатывается организмом, так что долгосрочных последствий для здоровья от его применения нет».
При тестах на лабораторных мышах, пораженных диабетом, ученые выяснили, что их разработка эффективно снижает показатель сахара в крови на срок до 48 часов.
«Мы многое узнали в этом исследовании "губки" и будем и дальше ее оптимизировать. В то же время мы уже изучаем возможности приложения этой технологии в борьбе с раком», — говорит Гу. Статья «Микрогели, реагирующие на глюкозу, интегрированные с нанокапсулами ферментов для автоматически регулируемой доставки инсулина» опубликована в сети в журнале ACS Nano. Исследование проводилось в рамках гранта благотворительного фонда Леоны и Гарри Хэлмсли и финансовой помощи фонда семьи Тайебати.
Шипман
Примечание для редакторов:
далее приведена аннотация статьи.
Авторы: Чжень Гу, Университет Северной Каролины и Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл; Трэм Т. Дан, Минлинь Ма, Бенджамин С. Тан, Ичжоу Дон, Юньлун Чжан и Дэниел Дж. Андерсон, Массачусетский технологический институт и Детский госпиталь в Бостоне; Хао Чэн и Шань Цзян, Массачусетский технологический институт.
Опубликовано: 8 июля, ACS Nano
DOI:10.1021/nn401617u
Аннотация: Автоматически регулируемая система введения инсулина, реагирующая на глюкозу, представляет собой идеальную схему лечения диабета I типа. В этом исследовании мы разработали однородные инъекционные микрогели для контролируемого глюкозочувствительного выделения инсулина. При изготовлении монодисперсных микрогелей (256 ± 18 μm), состоящих из pH-чувствительной хитозановой матрицы, нанокапсул ферментов и рекомбинантного человеческого инсулина, происходило их немедленное электрораспыление. Глюкозоспецифичные ферменты упаковывались в нанокапсулы, с которыми они образовывали ковалентные связи, чтобы улучшить стабильность ферментов и предотвратить их денатурацию и иммуногенность, а также минимизировать потери, связанные с диффузией из матрицы. В условиях гипергликемии под действием ферментного превращения глюкозы в глюконовую кислоту и протонирования хитозановой сети микрогелевая система набухала. Как саморегулируемая функционирующая система клапанов микрогелевая система выделяла инсулин с базовой скоростью при нормогликемических условиях и с повышенной скоростью в условиях гипергликемии. В итоге мы показали, что такие микрогели с ферментными нанокапсулами обеспечивают выделение инсулина и ведут к снижению уровня глюкозы в крови у мышей с диабетом I типа.
Примечания для читателя
Обратите внимание, что в этом примере пресс-релиза есть прямые контакты ведущего ученого, а также описание сути работы и сфер ее возможного применения. А еще я постарался подчеркнуть роль исследователей из других учреждений: во-первых, это просто честно, а во-вторых, важно, чтобы ученые из моего университета сохранили хорошие отношения с коллегами по исследованию. Публикуя этот пресс-релиз в июле 2013 г., я включил туда гиперссылку на статью, микрофотографию матрицы-губки в высоком разрешении и GIF-изображение, позволяющее наблюдать, как губка расширяется и сжимается.
Войти с помощью соц. сетей: