Исследователи из России и Турции создали покрытие для локальной доставки лекарств, которое активируется инфракрасным излучением. Покрытие представляет собой перспективный материал для заполнения костных дефектов и может ускорить восстановление пациента после травмы. Работа опубликована в журнале Advanced Materials Interfaces.

Исследователи всего мира работают над технологиями адресной доставки лекарств непосредственно к месту поражения, чтобы эффективнее использовать меньшие дозировки препаратов и при этом снижать нагрузку на другие органы. Группа ученых из Университета ИТМО совместно с коллегами из Турции создала покрытие, которое стимулирует процесс образования кости, обладает антибактериальными функциями и усиливает деление клеток в сторону формирования костной ткани.

Разработка представляет собой гибридную термочувствительную систему, состоящую из слоя органических полимеров — полипиррола и полистиролсульфоната — и поверхности диоксида титана, в поры которого загружен костный морфогенетический белок, воздействующий на формирование костей и хрящей. Его высвобождение делает покрытие перспективным в изготовлении материалов для заполнения костных дефектов. Покрытие активируется ИК-излучением, что позволяет управлять поведением препарата прямо в теле человека.

Например, при помощи инфракрасных лучей через некоторое время после операции можно будет высвободить загруженный ранее антибиотик из покрытия импланта, замещающего костный дефект, и подавить возникающее воспаление.

«Существует много внешних факторов, которые могут активировать системы доставки лекарств. В их числе температура, магнитное и электрическое поля, ультразвуковое воздействие, показатель кислотности среды. Мы же выбрали ИК-излучение, так как оно просто в применении и способно проникать вглубь человеческого организма вплоть до двадцати сантиметров», — рассказывает одна из авторов работы, доцент-исследователь Научно-образовательного центра инфохимии Университета ИТМО Светлана Уласевич.

Исследователи изучили рост клеток на образце с прорезанными в нем дефектами. Поверхность образца обработали ультразвуком для формирования оксидного слоя и загрузили в поры костный морфогенетический белок, после чего поверх нанесли полимерное покрытие. На один из углов вырезанного треугольника воздействовали ИК-излучением, вызвав локальный выход белка из пор покрытия. Выяснилось, что в месте облучения клетки растут интенсивнее, чем на других участках.

Теперь на основе нового покрытия ученые хотят создать подложки для управления поведением клеток и одновременного культивирования различных типов. Например, тех, которые могут дифференцироваться в сторону образования как костной, так и мышечной ткани, что в будущем может стать основой для выращивания органов на чипе.