Исследователи из Москвы и Санкт-Петербурга предложили новый материал для заполнения послеоперационных полостей в головном мозге. Гидрогель также используется для доставки противоопухолевых препаратов и почти безопасен для здоровых клеток.
Российские ученые разработали биосовместимый гидрогель, который можно использовать для заполнения полостей в мозге после удаления опухолей, а также для доставки лекарств. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале Carbohydrate Polymers.
Гидрогель высвобождает противоопухолевые препараты, тем самым предотвращая повторное возникновение новообразования. При этом материал безопасен для здоровых клеток — он снижает их жизнеспособность не более чем на 25%, тогда как обычная химиотерапия часто оказывается более токсична.
Глиобластома — наиболее агрессивная форма рака головного мозга. Ее лечат, сначала удаляя опухоль хирургически, а затем проводят лучевую и химиотерапию. Несмотря на такой подход, пятилетняя выживаемость пациентов составляет всего 6%. При хирургическом удалении опухоли в 90% случаев она возникает снова вблизи первичного очага. Поэтому нужны препараты, которые бы предотвратили рецидив: доставлялись прямо в послеоперационную полость и обеспечивали длительное действие.
Сегодня существует только одна коммерческая система для доставки противоопухолевого лекарства в послеоперационные полости — разработанная в Японии пластина из биоразлагаемого полимера. Однако ее использование затрудняется тем, что она не может повторить анатомию полости.
Ученые из Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (Москва), Института физиологически активных веществ РАН (Москва), Института высокомолекулярных соединений РАН (Санкт-Петербург), Института цитологии РАН (Санкт-Петербург), Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург), Научного центра неврологии (Москва) и Московского физико-технического института (Москва) разработали мягкий биосовместимый термочувствительный гидрогель на основе коммерчески доступных соединений — нанокристаллической целлюлозы и поли(N-изопропилакриламида) — полимера, водные растворы которого при нагревании переходят из набухшего состояния в «сжатое» (гидрофобное), теряя около 90% объема. Материал протестировали на эндотелиальных (выстилающих стенки кровеносных сосудов) и астроглиальных (составляющих основу нервной ткани) клетках, которые выделили из коры головного мозга крыс. Клетки нанесли на слой гидрогеля, а затем наблюдали, как они растут и делятся. Оба типа клеток прилипли к гелю и стали разрастаться. Однако исследователи зафиксировали, что на третьи сутки клетки стали на 25% менее жизнеспособными по сравнению с выращенными в стандартном растворе. Тем не менее, полученные данные о жизнеспособности клеток находились в пределах нормы.
Затем авторы «загрузили» в полученный гидрогель противоопухолевое лекарство паклитаксел и нанесли этот состав на клетки глиобластомы человека. Паклитаксел выбрали как одно из эффективных средств против различных опухолей, в том числе глиомы и глиобластомы. Введение противоопухолевого препарата позволило снизить выживаемость раковых клеток с 75% (при использовании чистого гидрогеля) до 25%.
Авторы подчеркивают, что полученный материал открывает новый подход к комбинированному лечению онкологических заболеваний головного мозга. Он включает хирургическое удаление опухоли и последующее заполнение послеоперационной полости гидрогелем, содержащим химиотерапевтический препарат. Несомненным достоинством разработанной системы доставки будет возможность заполнять полости любой формы, а также локальный характер химиотерапевтического лечения, снижающий риск побочных эффектов.