Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает многообещающую альтернативу для людей с сахарным диабетом — вскоре введение инсулина станет возможным через кожу, без использования игл. Учёные разработали специальный трансдермальный полимер, эффективность которого уже успешно протестирована в лабораторных условиях. Эксперименты на мышах и свиньях показали, что химически связанный с этим полимером инсулин, нанесённый на кожу животных в виде крема, обеспечил быструю нормализацию уровня глюкозы в крови.
Инновационный подход позволит пациентам управлять заболеванием с помощью обычных пластырей вместо болезненных инъекций. По словам биоинженера Юксинга Шэня (Yuxing Shen), трансдермальное (через кожу) введение лекарств — давняя мечта медицины, поскольку регулярные инъекции связаны с большим дискомфортом для пациентов. Они вызывают стресс из-за страха перед иглами, физическую боль, повреждения кожи и часто приводят к нарушению режима лечения. Приём же инсулина в виде таблеток невозможен, так как он расщепляется в пищеварительном тракте и, следовательно, теряет свою биологическую активность.
Хотя введение лекарств через кожу для таких малых молекул, как никотин, уже является хорошо проверенным методом, в случае с инсулином всё усложняется. Он представляет собой крупный белковый гормон, для которого сложная структура кожи является непреодолимым барьером. До сих пор учёные пытались повысить проницаемость кожи с помощью микроигл, ультразвука или специальных химических веществ. Однако эти методы нарушали целостность кожного покрова, что увеличивало риск развития инфекций.
В ответ на этот вызов Шэнь и его коллеги разработали совершенно новый полимер, который естественным образом перемещается в различных слоях кожи без каких-либо повреждений. Изначально полимер заряжен положительно, благодаря чему он легко связывается с отрицательно заряженными молекулами жирных кислот в верхнем защитном слое кожи. Поверхностный слой характеризуется кислой средой, и его pH колеблется от 4 до 5, однако более глубокие слои нейтральны — там pH равен примерно 7. Повышение pH вызывает реакцию, при которой полимер становится электрически нейтральным; в этом состоянии он высвобождается от жирных молекул, что позволяет ему легко диффундировать (проникать) в глубокие слои кожи.
Шэнь и его коллеги химически связали инсулин с этим полимером. Используя флуоресцентные красители и различные методы визуализации, они подтвердили, что комбинированная молекула успешно проникает через кожу в системный кровоток, откуда накапливается в тканях, участвующих в регуляции глюкозы, включая печень. «Полимер работает как локомотив, а инсулин — это его груз», — говорит Шэнь.
У мышей и свиней с диабетом, чья кожа схожа с человеческой, применение соединения снизило уровень глюкозы в крови до нормы всего за один-два часа, что сопоставимо с эффектом инъекционного инсулина. Примечательно, что уровень сахара удерживался в пределах нормы в течение 12 часов, что значительно превышает продолжительность действия обычного инъекционного инсулина (около четырёх часов).
«Полимер не вызвал никаких побочных эффектов у мышей или свиней, однако люди используют инсулин на протяжении десятилетий, поэтому нам обязательно необходимо изучить долгосрочную токсичность», — отмечает Шэнь. Следующим обязательным этапом станут клинические исследования (испытания на людях), где главное значение будет уделено комплексной оценке эффективности и долгосрочной безопасности.
По словам Шэня, группа учёных уже активно изучает возможности трансдермального введения и других медикаментов, включая неинъекционные альтернативы активного вещества «Оземпика» — популярного препарата для снижения веса.
Источник: sciencenews.org
