Имплант с антитуморно покритие се бори с рака

Учени от Института по физика на силата и материалознанието от Сибирския клон на Руската академия на науките в Томск представят разработка, която е в състояние да предотврати повторната поява на рак на костите и в същото време да замени частично общата химиотерапия за лечението на хората с диагноза рак.

Покритието за костни импланти се саморазгражда и е в състояние да освобождава лекарството против рак в околните тъкани. Изследването показва, че то успява да унищожи 61% от раковите клетки на шийката на матката, 46% от тези на гърдата и 52% от фибробластите.

Технологията и нейното значение

Основната задача на разработката на екипа, чийто ръководител е Екатерина Комарова, изследовател в Лабораторията по физика на наноструктурираните биокомпозити в Института, е не само да замени костната тъкан, но и да достави противотуморни лекарства директно в костта при това напълно контролирано. Последното е особено важно, тъй като неконтролираното освобождаване, краткият живот и ненасоченото действие на лекарствата продължават да бъдат сериозен проблем независимо от научния пробив в областта на изследването на системите за изкуствено доставяне. Въпреки огромния напредък експертите са на мнение, че кинетичните механизми на освобождаване, посоката на действие и дозировката на лекарствата, нужни за локално терапевтично или фармакологично действие и за стимулиране на регенерацията на костната тъкан, вес още не са изучени достатъчно.

В основата на покритието е калциев фосфатен цимент. Използват го, защото представлява порест биоактивен материал, чийто химичен състав е подобен на този на естествената кост.

>>>Създадоха 3D човешки импланти на гръбначния мозък за лечение на парализа

Прилагат го чрез хибриден електрохимичен метод с ултразвук върху повърхността на титаниева пластина, която имитира използван в клиничната практика костен имплант. След това използват разтвор на противотуморното лекарство 5-флуороурацил, тъй като се използва широко за лечение на рак. Този разтвор зареждат в порестото покритие от калциев фосфат. Нанасят още един защитен слой. Неговата задача е да предотврати прекалено бързото освобождаване на лекарството от порите и така да бъде осигурен дълготраен ефект от лечението.

„Като защитен слой избрахме синтетичен биосъвместим и биоразградим съполимер на полимлечна и полигликолова киселина. Този съполимер е обещаващ, защото след като влезе в тялото, се разлага бавно. В зависимост от съотношението на киселините в състава разлагането е от няколко седмици до няколко месеца“, разяснява работните процеси ръководителката на екипа Екатерина Комарова.

Докато се разпада антитуморното лекарство постепенно се освобождава от калциево-фосфатния слой.

Следващият етап на работата е насочен към тестване на това как получените покрития влияят върху жизнеспособността на туморните и на здравите клетки на съединителната тъкан, които обграждат костите в човешкото тяло.

Резултатите

Екипът представя проучването си в публикация в научното списание Materials Today Communications, където подчертават, че целта на научната им работа е „да се произведат нови функционализирани 5FU/PLAGA/CaP покрития върху ортопедични титанови импланти, да се характеризира тяхната структура, състав и свойства и да се проучи тяхната биосъвместимост и антитуморна активност ин витро.“

Резултатите от тестовете показват, че само след един ден престой на повърхността на материала жизнеспособността на всички клетки намалява.

Покритието с противотуморното лекарство води до смъртта на 61% от раковите клетки в шийката на матката, на 46% от тези в гърдата и на 52% от фибробластите.

„Причината да този неселективен токсичен ефект върху всички клетъчни линии е, че самото лекарство, затворено в покритието, е мощен цитостатик. Точно затова когато се прилага интравенозно по време на конвенционална химиотерапия, причинява сериозни странични ефекти върху здравите клетки“, уточнява Екатерина Комарова.

Учените смятат, че ако 5-флуороурацила се доставя точково до костната тъкан като бъде използван предложеният от тях подход, лекарството ще потиска жизнената активност не само на раковите клетки, но и на здравите. В същото време обаче ефектът му върху здравите клетки ще бъде значително по-слаб в сравнение с този при общата употреба на лекарства за химиотерапия.

>>>Избират химиотерапия въз основа на туморната микросреда

По-дългият полуживот на лекарството от покритието с калциев фосфат се дължи на нанасянето на горен защитен слой от полимер, който капсулира молекулите на лекарството в покритието. Образуваните по този начин химични връзки предотвратяват експлозивното освобождаване на химиотерапевтичното лекарство в околните тъкани.

Освен противотуморни лекарства ще бъде възможно в покритието да се зареждат и други, например, антибиотици. Както поясняват от екипа, това ще бъде от полза особено в травматологията и зъбното протезиране, защото няма нужда пациентът да приема лекарства.