Патч содержит биодеградируемые микроиглы для отсроченного высвобождения лекарства и удерживающую электрический заряд пленку, которая формирует в тканях электрическое поле и создает условия для поступления лекарства в более глубокие слои кожи, пронизанные кровеносными сосудами. Патч предназначен для введения препаратов филграстима для профилактики и лечения лейкопении и, в частности, нейтропении, возникающих как осложнение после курса химиотерапии.
Фото: Кирилл Макринский / Источник: © Ольга Макарова / Пресс-служба РНФ
Микроигольный пластырь-аппликатор с лекарственным препаратом наносится сразу после введения пациенту противоопухолевого препарата, однако терапевтическое средство начинает поступать в кровеносную систему только по истечении некоторого времени. Микроигольный пластырь-аппликатор плотно прижимается к поверхности кожи пациента так, чтобы десятки микроигл погрузились в эпидермис. В процессе биорезорбции микроигл происходит высвобождение лекарственного препарата. Электростатическое поле влияет на кинетику всасывания. Оно заставляет препарат проникать глубже в кожу, туда, откуда оно через капилляры будет захвачено в общий кровоток.
Снижение количества лейкоцитов (лейкопения) — одно из наиболее частых осложнений химиотерапии у онкологических больных, которое увеличивает риск развития инфекции. Поскольку, как правило, количество лейкоцитов в периферической крови снижается на 10–14-й день после проведения курса цитостатиков, поддерживающие препараты назначают на 2–5 день после окончания курса. Препарат обычно вводится в виде внутрисосудистых инъекций, поэтому для проведения процедуры требуется посещение медицинского учреждения, что приводит к дополнительным контактам пациента с потенциальными источниками инфекции. Еще важнее то, что именно в этот период отмечено максимальное количество системных побочных эффектов химиотерапии, таких как рвота, диарея, повышенная температура и т. д., поэтому пациент может быть не в состоянии приехать в больницу.
Микроигольный пластырь позволяет сократить время нахождения в больнице, но при этом своевременно и без болезненных внутрисосудистых инъекций обеспечить пациента поддерживающей терапией, предотвращающей развитие лейкопении.
Эксперименты, проведенные в НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России, показали, что при использовании биодеградируемых микроигольных патчей с гемостимуляторами на четвертые сутки после нанесения наблюдается достоверное повышение концентрации нейтрофилов в крови подопытных мышей по сравнению с контрольными группами (притом что период выведения препарата из организма составляет несколько часов). Изучение другой группы мышей показало, что по сравнению с контрольной группой применение биодеградируемых накожных микроигольных патчей с гемостимуляторами обеспечило достоверное увеличение в костном мозге делящихся стволовых клеток и способствовало сохранению клеточного состава лимфоидной ткани селезенки.
«В лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН проводятся исследования биологического воздействия фотосенсибилизаторов, в частности того, как они влияют на биофизику липидных мембран. В рамках этой работы возникла идея – создать инновационное средство доставки фотосенсибилизаторов. Это была первая наша работа по доставке лекарств: я подготовил технологию изготовления биорастворимых микроигольных аппликаторов для фотодинамической терапии, – рассказывает инженер лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН Кирилл Макринский. – Работы выполнялись по гранту Фонда содействия инновациям. В 2022 году этот проект стал победителем конкурса «Студенческий стартап» в медицине. Вместе с коллегами из Онкоцентра имени Блохина мы расширили проект и разработали патчи с гемостимуляторами. Исследования на лабораторных мышах прошли успешно, и теперь мы постепенно переходим к доклиническим исследованиям в ветеринарных клиниках».
Нанесение накожных микроигольных пластырей – один из самых современных способов введения лекарственных препаратов. Такие патчи позволяют вводить препарат «по расписанию», в точной дозировке, но без посещения медицинского учреждения и без необходимости инъекций.
«Мы последовательно совершенствуем патчи: улучшаем эргономику, чтобы клиницистам было удобнее их использовать; расширяем номенклатуру препаратов, которые можно вводить с помощью патчей, – продолжает Кирилл Макринский. – Лекарственное наполнение влияет на механические свойства патчей, например на гибкость игл и на скорость их биодеградации. Мы разрабатываем общие подходы по оценке растворимости и кинетике высвобождения лекарственного вещества из патча. Такие подходы позволят достаточно достоверно по результатам экспериментов “в пробирке” предсказывать поведение патча в тканях. Тогда мы будем переходить к опытам на лабораторных мышах, уже хорошо понимая, какие параметры нам нужны. Разные лекарства требуют разных подходов к введению и, соответственно, разных патчей. Например, для задач фотодинамической терапии нужно, чтобы иглы очень быстро растворялись в тканях. А для нейтропении нам необходимо было отложенное введение лекарства. В будущем мы планируем обобщить наши знания в единой инженерной платформе, с помощью которой на основе физико-химических свойств лекарственного препарата по запросу клиницистов мы могли бы быстро предложить способ изготовления патча, оптимального для данного вещества».
Кирилл Макринский, инженер лаборатории биоэлектрохимии ИФХЭ РАН, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Есть ли еще в России или в мире подобная технология отсроченного введения лекарства через патчи?
— Общемировой рынок микроигольных технологий обширен и довольно динамично развивается в последние десять лет. На нем представлен целый спектр различных решений на их основе: от трансдермального введения вакцин до управления болью. На рынке России представлены косметологические микроигольные патчи. Отечественных технологий, нацеленных на контролируемое введение лекарственных средств, в настоящее время не имеется.
— На каком этапе сейчас находится исследование этой технологии?
— На данном этапе мы переходим к испытаниям на животных в условиях ветеринарных клиник. Мы прорабатываем различные подходы к дизайну и эргономике для удобства использования изделия и максимизируем контроль скорости введения лекарственных средств.
— Как вы планируете улучшать технологию?
— Мы занимаемся оптимизацией технологии производства, снижением себестоимости патчей и стремимся к полной импортонезависимости. В частности, мы пытаемся отладить процесс производства полностью на отечественном сырье и оборудовании.
— Как скоро возможно широкое применение подобных патчей?
— Мы уже очень близки для применения таких патчей в ветеринарной практике, чтобы каждый хозяин мог купить наши патчи и облегчить своему питомцу прохождение курса химиотерапии. До применения на людях нужно еще пройти путь клинических испытаний, что потребует несколько лет. Впрочем, некоторые прототипы я уже испытывал на себе.
— Смогут ли люди использовать их самостоятельно, без обращения в больницу или поликлинику?
— Техника применения патча предельно проста, поэтому пациент сможет без проблем использовать их самостоятельно, своими руками в домашних условиях. Но так как разработанный патч содержит в себе рецептурные препараты и предназначен для предотвращения ряда побочных эффектов от курса химиотерапии, то перед применением необходима консультация с лечащим онкологом. А уже после этого пациент без каких-либо проблем может либо получить патч из рук врача и нанести непосредственно в кабинете, либо купить патч в аптеке, а затем при необходимости применить нашу разработку самостоятельно.
Материал подготовлен: Ольга Макарова / Пресс-служба ИФХЭ РАН
В других источниках:
Коммерсантъ. Наука 07/12/2023