Многим пациентам трудно регулярно принимать лекарства. Пропуск доз вызывает около 10% госпитализаций и миллиарды долларов лишних расходов на здравоохранение в США ежегодно. Новый подход может это изменить.

Система доставки лекарств создана на основе пептидного гидрогеля, который замедляет высвобождение препаратов. Ее назвали SABER (Self-Assembling Boronate Ester Release — «самосборный боронатный эстер для постепенного высвобождения»).

Гидрогель работает как трехмерная сетка: он держит лекарства на месте и медленно отпускает их в тело. Каждая молекула лекарства легко «зацепляется» за структуру пептидов, что продлевает ее пребывание в организме.

Этот метод подходит для различных видов лекарств — от небольших молекул до крупных биологических препаратов, таких как инсулин и антитела. Тесты на мышах показали высокую эффективность.

В одном эксперименте противотуберкулезный препарат, упакованный в гидрогель SABER, после одного укола оказался эффективнее почти ежедневного приема таблеток в течение двух недель. В другом тесте инсулин в гидрогеле контролировал уровень сахара в крови диабетических мышей в течение шести дней, тогда как обычный инсулин действует только четыре часа.

Гидрогель состоит из аминокислот и безопасно растворяется после инъекции. Под кожей он образует небольшой временный узелок, который постепенно исчезает без токсичных остатков.

«Этот подход позволяет контролировать время и место высвобождения лекарств», — отметил Кевин МакГью, один из авторов исследования.

Он видит потенциал для лечения рака и иммунотерапии, где точная доставка препаратов может уменьшить побочные эффекты.

Проект возглавил выпускник университета Брета Погостин, который еще во время учебы интересовался самособирающимися пептидами. Вместе с химиком Джеффри Гартгеринком и биоинженером МакГью они объединили химию и биомедицинскую инженерию.

Идея SABER возникла после лекции о динамических ковалентных связях, которые используют в сенсорах глюкозы. Погостин понял, что такие «обратные» связи могут делать гидрогели «липкими».

Исследование было сложным: Погостин потратил месяцы на поиск правильного способа синтеза, пока простое нагревание не решило проблему. Он подчеркнул важность сотрудничества: от консультаций с химиком Закари Боллом по взаимодействию бороновых кислот до тестов противотуберкулезных препаратов в Johns Hopkins University.

«Решение почти каждой проблемы заключалось в поиске правильного эксперта и привлечении его к работе», — сказал он.