В НИТУ МИСИС создали прототип гидрогеля пролонгированного действия для лечения остеоартрита. Разработка позволит повысить эффективность лечения и снизить риск возникновения побочных эффектов.
Остеоартрит — хроническое заболевание, при котором постепенно разрушается суставной хрящ и развивается воспалительный эффект. В настоящее время с этим диагнозом живут почти 600 млн человек во всём мире.
«Материалы и технологии в области биомедицинской инженерии, разработанные учёными Университета МИСИС, успешно внедряются в медицинскую практику, позволяют значительно улучшать качество жизни многих пациентов. В нашем вузе создали прототип гидрогеля пролонгированного действия на основе альгината и гиалуроната натрия для локальной терапии остеоартрита — одного из самых распространенных дегенеративных заболеваний суставов. Инновационная разработка позволяет доставлять противовоспалительный препарат непосредственно в пораженную область сустава и постепенно высвобождать его в течение двух недель: это не требует повторных процедур и ускоряет терапию», — рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.
Современная терапия в основном носит симптоматический характер. При этом большинство препаратов действуют непродолжительное время или оказывают негативное влияние на весь организм, что может вызывать побочные эффекты. Хотя существующие внутрисуставные инъекции позволяют доставить лекарство непосредственно к очагу воспаления, они тоже ограничены по длительности действия.
Исследователи Университета МИСИС предложили альтернативный подход — инъекционную систему, при которой компоненты гидрогеля вводятся непосредственно в сустав, где смешиваются и образуют гелевую матрицу. Она удерживает лекарственное вещество в области воспаления и постепенно высвобождает его в течение длительного периода времени. Основой для материала стали два природных полимера — альгинат и гиалуронат натрия. Первый формирует прочную гелевую структуру, а второй является естественным компонентом суставной жидкости и помогает сохранять ее амортизирующие свойства.
«Мы разработали двухкомпонентную систему введения. Перед инъекцией ее составляющие находятся в отдельных шприцах, а при введении смешиваются непосредственно в суставе. В результате образуется гидрогель, который заполняет область введения, удерживает лекарственный препарат и постепенно высвобождает его. Мы подобрали состав материала таким образом, чтобы он успевал сформироваться уже после инъекции и сохранял необходимые механические свойства», — сказал соавтор исследования, выпускник программы «Биотехнология» Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Дмитрий Войцеховский.
В качестве противовоспалительного средства учёные использовали ибупрофен. Эксперименты показали, что гидрогель сначала быстро высвобождает часть препарата, помогая оперативно подавить воспаление, а затем постепенно выделяет оставшееся количество препарата на протяжении примерно двух недель. Это позволяет поддерживать терапевтическую концентрацию противовоспалительного соединения в области сустава без необходимости частых повторных инъекций.
«Мы проверили безопасность нового материала in vitro на культурах клеток человека. Гидрогель не оказывает токсического действия на клетки соединительной и хрящевой тканей, что подтверждает его цитосовместимость. Кроме того, вместе с ибупрофеном он способствует переходу иммунных клеток — макрофагов — в состояние, связанное с подавлением воспаления и восстановлением тканей. По сравнению с контрольной группой клеток выраженность этого эффекта увеличилась более чем в десять раз, что подтверждает наличие противовоспалительных свойств у разработанной системы», — отметила к.б.н. Екатерина Кувшинова, ведущий эксперт научного проекта научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС.
Полученные результаты могут стать основой для создания новых подходов для терапии дегенеративных заболеваний суставов. В перспективе такая технология позволит сделать лечение остеоартрита более эффективным, уменьшить лекарственную нагрузку на организм и повысить качество жизни пациентов.
Исследование соответствует задачам стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинская инженерия и биоматериалы» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».
