Американские исследователи сконструировали капсулу, состоящую из шести отсеков, заполненных полимерной матрицей: после попадания в желудок оболочка капсулы растворяется, а отсеки раскрываются в звездочку. Полимеры в отсеках ученые заполнили левоноргестрелом, который используется в оральных контрацептивах, а опыты на свиньях показали, что концентрация вещества в течение месяца совпадает с показателями, которые наблюдаются при приеме обычных ежедневных средств оральной контрацепции. Капсулу, таким образом, можно использовать в качестве средства гормональной контрацепции, принимать которое нужно раз в месяц, пишут ученые в Science Translational Medicine.
У оральных контрацептивов один из самых низких индексов Перля: при правильном использование количество незапланированных зачатий среди сотни женщин в течение одного года близко к нулю. При этом эффективность этого метода контрацепции полностью определяется строгим контролем за приемом препарата: гормональные контрацептивы требуется принимать в определенное время, точно соблюдая схему приема.
Упростить прием оральных контрацептивов с помощью отложенной доставки лекарств предложили исследователи из Массачусетского технологического института под руководством Амейа Киртане (Ameya Kirtane). Для этого они сконструировали капсулу, состоящую из шести отсеков, соединенных эластомером. В каждом отсеке — полимерная матрица, которую пропитывают необходимым лекарством, которое, в свою очередь, выходит из капсулы через небольшие окошки в каждом из отсеков.
При попадании в желудок желатиновая оболочка капсулы растворяется, а сама капсула раскрывается шестиконечной звездочкой. В разложенном состоянии ее диаметр — 5,4 сантиметра, что почти в три раза больше диаметра привратника желудка (выходного отверстия в двенадцатиперстную кишку): конструкция, таким образом, позволяет капсуле находиться в желудке до тех пор, пока последняя часть не отделится от эластомера и не покинет желудок.
Кроме того, капсула достаточно прочная для того, чтобы не растворится в желудочной среде. Это ученые проверили, поместив капсулу на четыре недели в симулятор желудочного сока: конструкция сохранила достаточную прочность в течение четырех недель — времени, необходимого для одного цикла приема лекарства.
Схематичное изображение капсулы и динамика приема лекарства Ameya Kirtane et al. / Science Translational Medicine, 2019
В качестве основного вещества для полимерной матрицы ученые использовали полидиметилсилоксан и полиангидрид себациновой кислоты: в зависимости от полимера и концентрации лекарства скорость выхода вещества была разной и возрастала с течением того, как полимерная матрица разрушалась, выпуская лекарство.
Высвобождение левоноргестрела в разных концентрациях из матрицы полиангидрида себациновой кислоты и полидиметилсилоксана в зависимости от времени
Ameya Kirtane et al. / Science Translational Medicine, 2019
Для проверки эффективности ученые скормили капсулы шести свиньям, пометив каждый отсек контрастным металлом, видимым на рентгене. Капсулы снабдили левоноргестрелом — синтетическим прогестогеном, который используется в оральных контрацептивах. Отсеки в используемых капсулах заполнили либо наполовину полидиметилсилоксаном, а наполовину — полиангидридом себациновой кислоты, либо полностью — полидиметилсилоксаном, Относительно полимера в каждой капсуле концентрация левоноргестрела составляла 25 процентов, а в крови свиней ее проверяли ежедневно после введения капсулы — сравнивая с концентрацией левоноргестрела в крови свиней, которым давали классические оральные контрацептивы.
Оказалось, что динамика концентрации активного вещества контрацептива в крови при использовании капсулы, отсеки в которой были заполнены полидиметилсилоксаном с левоноргестрелом, схожа с тем, которая наблюдается при использовании классических оральных контрацептивов: ее максимум — в самом начале приема (на второй день), а затем она медленно падает. Рентгеновские снимки желудка свиней, в свою очередь, показали, что капсула остается в желудке в течение всего времени наблюдения. У одной капсулы, впрочем, отсоединились два отсека: это, по мнению ученых, может помочь нормальному и быстрому выходу устройства из желудка, а концентрацию левоноргестрела в крови не меняет.
Концентрация левоноргестрела в крови свиней, принимающих стандартные оральные контрацептивы и капсулы с полидиметилсилоксаном и полиангидридом себациновой кислоты или только полидиметилсилоксаном
Ameya Kirtane et al. / Science Translational Medicine, 2019
Исследователям, таким образом, удалось создать эффективную конструкцию для доставки левоноргестрела в организм с помощью одного приема капсулы. Тем не менее, до применения такого орального контрацептива на людях, по-видимому, еще далеко: как минимум, необходимо проверить, достаточно ли получившихся концентраций левоноргестрела для эффективной работы контрацептива.
Капсулы для умной доставки лекарств создают уже достаточно давно. Помимо раскрывающихся в желудке капсул есть также пустышки с датчиком, который реагирует на желудочный сок и сообщает о том, что лекарство принято, есть также микрокапсулы с «таймером», в которых также используются полимеры с разной скоростью растворения.