Технология внутриглазного введения лекарственных средств
Автор: Вадим Полетика
Редакция: Алиса Скнар
Оформление: Ирина Ивченкова


На этой неделе в журнале «Nature Communications» была опубликована статья группы исследователей из Сингапура, в которой авторы представили технологию внутриглазного введения лекарственных средств, способную стать новым словом в терапии глазных заболеваний. Разработка представляет собой гибкую полимерную глазную накладку, снабженную набором биодеградируемых микроигл (англ. —microneedles, MNs) и предназначенную для локальной, высокоэффективной и контролируемой доставки лекарств внутрь глаза (Рис. 1). Микроиглы, фиксированные на накладке, являются микрорезервуарами для препаратов и способны проникать через анатомические глазные барьеры, минимально повреждая ткани глаза. При этом для введения устройства не требуется выполнение инвазивных манипуляций — достаточно легкого надавливания. Кроме того, благодаря двухслойной структуре микроигл становится возможным двухфазное введение вещества, а также введение нескольких лекарственных веществ одновременно.

Рисунок 1 | На рисунке изображена разработанная глазная накладка для внутриглазной доставки лекарств. Устройство снабжено набором самоимплантируемых резервуаров, содержащих лекарственный препарат.

По словам авторов исследования, новая технология призвана решить целый ряд проблем, во многом затрудняющих эффективную терапию хронических офтальмологических заболеваний. Известно, что введение лекарств внутрь глаза осложняется наличием анатомических барьеров, включая эпителий роговицы и гематоретинальный барьер, в то время как пероральное и парентеральное введение препаратов зачастую сопровождается нежелательными системными эффектами. Не лишены недостатков глазные капли и мази, обладающие чрезвычайно низкой всасываемостью с поверхности глаза и потому требующие регулярного использования в высоких дозах. С другой стороны, применяемые в офтальмологической практике внутриглазные инъекции (например, внутрикамерные и интравитреальные) хоть и характеризуются высокой биодоступностью, весьма инвазивны и могут привести к серьезным осложнениям, таким как инфицирование места инъекции, кровотечение, а также необратимое повреждение тканей глазного яблока.

Представленная в публикации разработка была создана на основе уже известной технологии имплантируемых внутриглазных резервуаров (Yasukawa, T. et al., 2006), однако, благодаря использованию микроигл, введение устройства внутрь глаза не требует рискованного и болезненного оперативного вмешательства. Другая особенность устройства заключается в двухслойной структуре микроигл. При этом внешний слой выполнен из метакрилированной глюкуроновой кислоты (МеГК), более стойкой к растворению и потому способной к медленному высвобождению содержимого, а внутренний, предназначенный для быстрого рилизинга вещества — из обычной ГК.

Рисунок 2 | Схематичное изображение процесса производства полимерной накладки с микроиглами для внутриглазной доставки лекарств. ГК — глюкуроновая кислота, МеГК —метакрилированная ГК, ПДМС —полидиметилсилоксан.

На Рис. 2 продемонстрирован процесс создания устройства. Первый этап заключался в заполнении предварительно сконструированной полидиметилсилоксановой
(ПДМС) матрицы водным раствором МеГК, содержащим лекарственное вещество, с последующим высушиванием с целью формирования полостных структур. Затем образовавшиеся полости заполняли немодифицированной ГК, образующей внутренний слой микроигл. Поверх ПДМС матрицы наслаивали раствор ГК для создания поддерживающей полимерной накладки, служащей субстратом для микроигл, после чего полученную конструкцию высвобождали из матрицы и облучали ультрафиолетом с целью перекрестного связывания слоя МеГК.

Эффективность и безопасность разработанного устройства исследователи подтвердили в серии in vitro и in vivo экспериментов. В качестве модельного патологического процесса была выбрана неоваскуляризация роговицы, сопровождающая многие травматические и инфекционные заболевания глаза. Полимерную накладку с микроиглами, заполненными антиангиогенным препаратом DC101 (анти-VEGFR2 IgG), прикладывали к роговице мышей и оценивали степень уменьшения плотности сосудов. По прошествии пяти дней оказалось, что площадь неоваскуляризации у этих особей снизилась на 90 %. При этом в группе сравнения, где использовались быстро растворяющиеся иглы из обычной ГК, процент снижения составил только 44 %, а применение глазных капель, содержащих то же лекарственное вещество, вообще не дало видимого результата.

По мнению авторов исследования, разработанная ими технология может найти применение в терапии широкого круга глазных заболеваний, например, для внутриглазной доставки β-адреноблокаторов при глаукоме, кортикостероидов при переднем увеите, а также для внутрироговичного введения рибофлавина у пациентов с кератоконусом, способного стать альтернативой традиционным хирургическим методам лечения.

Источник

Aung Than, Chenghao Liu, Hao Chang, Phan Khanh Duong, Chui Ming Gemmy Cheung, Chenjie Xu, Xiaomeng Wang & Peng Chen. Self-implantable double-layered micro-drug-reservoirs for efficient and controlled ocular drug delivery. Nature Communications, volume 9, Article number: 4433 (2018).