Американские и китайские исследователи разработали поверхность из наночастиц кремния, которая способна вмещать в пять раз больше лекарственных молекул, чем обычный кремний, и увеличивать их растворимость. Молекулы лекарств «прилипают» к поверхности кремния и эффективно переходят в раствор при добавлении воды. Тестирование технологии на мышах показало увеличение биодоступности ибупрофена в два раза, по сравнению с аптечным препаратом. Открытие позволит создать более эффективные лекарственные препараты. Исследование было опубликовано в журнале Applied Physical Sciences.
Примерно 60-70% перспективных для фармацевтики молекул плохо растворяются в воде. Из-за этого они плохо всасываются в кровь, медленно или не полностью проходят через клеточные мембраны. Поэтому шансы пройти клинические испытания и выйти на рынок в качестве препарата у таких молекул значительно снижаются.
Ученые решают эту проблему, создавая смесь (твердый раствор) из активного компонента и молекул носителя на основе липидов, полимеров, поверхностно активных веществ и так далее. Однако производство твердых растворов требует сложных и дорогих технологий. Кроме того, не все лекарственные вещества и носители совместимы друг с другом, что может привести к расслоению или ухудшению свойств препарата.
Теперь ученые предложили новый подход, который позволит повысить растворимость молекул лекарств. Исследователи создали поверхность, состоящую из наночастиц кремния размером от 7 до 22 нм. Молекула лекарства образует водородную связь с поверхностью кремния (адсорбируется) в сухих условиях. Когда на такую поверхность попадает вода, она начинает «вытеснять» лекарство в раствор. Этот механизм называется конкурентной адсорбцией молекул лекарств и воды на кремниевой поверхности.
Обычные кремниевые поверхности способны вместить от 4 до 6 -ОН групп на нм2, что недостаточно для прочного взаимодействия с молекулами лекарств или водой. Авторы нового исследования увеличили этот показатель до 20 -ОН групп на нм2. Это улучшение позволило адсорбироваться большим молекулам лекарств на поверхности.
Исследования растворения ибупрофена показали, что 90% препарата высвобождалось в течение одного часа. Для сравнения, кристаллический (не нанесенный на поверхность кремния) ибупрофен за шесть часов растворился менее чем на 20%. Испытания на мышах продемонстрировали, что концентрация молекул ибупрофена в плазме крови при использовании нового подхода увеличилась в два раза по сравнению с коммерчески доступным препаратом. Такой результат демонстрирует улучшение биодоступности вещества.
Команда также протестировала свою разработку на 15 плохо растворимых химических соединениях, включая кетопрофен, доцетаксел и фенофибрат. Во всех протестированных препаратах растворимость была улучшена в 10–2000 раз по сравнению с кристаллическими формами.
Испытания стабильности в течение двух лет не выявили существенного ухудшения показателей растворимости.
Исследователи полагают, что нашли решение проблемы растворимости при доставке лекарств, которое будет применяться к широкому спектру лекарств, оставаясь при этом экономически эффективным и масштабируемым для массового производства. Когда результаты исследования дойдут до стадии клинических исследований, они существенно повлияют на разработку лекарств, производственные затраты, требуемые дозировки и доступность лекарств.
Автор: Анна Ворошнина.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
