Наноструктурированные плёнки облегчают доставку белковых лекарств

Принимая белковые препараты, такие как инсулин или антитела, пациенты приговорены к регулярным инъекциям, что, конечно, не очень хорошо. К сожалению, такие лекарства не выпускаются в форме таблеток из-за огромных проблем, которые испытывают большие биологические молекулы, проходя сквозь ткани, выстилающие желудочно-кишечный тракт, для того чтобы попасть в кровоток.

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) неожиданно обнаружили, что тонкие наноструктурированные полимерные плёнки, размещённые на поверхности эпителиальных клеток, значительно повышают биологическую доступность больших протеинов, вынужденных проходить сквозь такие ткани при оральном администрировании. Подробнее о результатах исследования можно узнать из статьи, опубликованной в журнале Nano Letters.

Упомянутый феномен был открыт во время изучения того, как кремниевые нанопроволочки на поверхности стеклянных шариков улучшают их адгезию к поверхности клеток. Учёные, к счастью, заметили также, что использование модифицированных шариков приводило к увеличению числа больших молекул, проходящих сквозь используемые в экспериментах ткани.

Для более детального изучения эффекта американцы подготовили тонкие плёнки полипропилена с нанесённым на них «ворсом» полимерных нитей и исследовали их влияние на клетки. Использовались три типа плёнок: одну покрыли нитями длиной 300 нм, другой достались нити в 16 мкм, а третья плёнка осталась вовсе без нитей, став контрольной. Плёнки были размещены на толстом слое эпителиальных клеток человеческого кишечника, при этом проводились измерения скорости транспорта трёх больших протеинов: иммуноглобулина G, бычьего сывороточного альбумина и этанерцепта (препарата, чаще всего используемого при лечении аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит).

В результате было показано, что в случае плёнки с коротким «ворсом» наблюдался значительно более быстрый транспорт всех трёх белков сквозь слой эпителиальных клеток, чем у плёнки с длинным «ворсом». Так, после двух часов наблюдений количество протеинов, прошедших сквозь клеточный слой, более чем в два раза превосходило количество тех же веществ, когда плёнка имела длинные полимерные нити.

Используя микроскопические наблюдения, учёные обнаружили, что после контакта с плёнкой, несущей на поверхности короткие нанопроволочки, область межклеточного контакта меняла свою форму. Исследователи полагают, что рецепторы, располагающиеся на поверхности клеток, вместо того чтобы связываться с рецепторами соседей, начинают отдавать предпочтение полимерным нанопроволочкам. Это обстоятельство приводит к нарушению межклеточных связей, оставляя достаточно свободного места для прохождения даже таких больших молекул, как белки. По-видимому, только короткие нанопроволочки обладают достаточной ригидностью для проведения эффективной механической стимуляции клеток.

Подготовлено по материалам Chemical & Engineering News.