Звичайний місцевий анестетик може працювати кілька годин, після чого біль повертається. Вчені знайшли спосіб змусити знеболювальний препарат діяти значно довше — у експериментах на щурах ефект тривав до трьох тижнів.
Дослідники з Boston Children’s Hospital перепроєктували крихітні жирові частинки — ліпосоми, які використовують як своєрідні контейнери для доставки ліків. Їхня мета полягала в тому, щоб препарат не вивільнявся одразу після введення, а залишався всередині носія й поступово виходив назовні. Результат виявився несподівано тривалим.
У щурів нова формула забезпечувала місцеву анестезію приблизно два-три тижні. Для порівняння, комерційна ліпосомальна формула в аналогічному експерименті діяла близько чотирьох-восьми годин.
Вчені перевернули уявлення про ліпосоми
Ліпосоми вже давно використовують для контрольованого вивільнення ліків. Вони складаються з жирових молекул — ліпідів, а їхня структура визначає, наскільки швидко препарат залишає капсулу. Зазвичай вважалося, що більш «рідкі» та рухливі мембрани дозволяють лікам швидше проходити назовні. Це може дати сильніший ефект, але ненадовго.
Однак дослідник Юань Ван із лабораторії Даніеля Кохейна звернув увагу на дивну поведінку водорозчинних препаратів. Виявилося, що в більш рідких ліпосомах такі молекули можуть, навпаки, виходити надзвичайно повільно.
Для експерименту використали токсин риби-фугу
Щоб перевірити, чи можна використати цей ефект для тривалого блокування нервів, дослідники обрали тетродотоксин — надзвичайно сильну нейротоксичну речовину, відому зокрема завдяки рибам-фугу.
Попри небезпечність у звичайному вигляді, тетродотоксин також має потужну здатність блокувати передачу нервових сигналів, а отже потенційно може працювати як місцевий анестетик. Вчені помістили його всередину нових ліпосом і ввели препарат біля нерва в нозі щурів.
Результат показав, що речовина вивільнялася настільки повільно, що організм встигав її виводити, але концентрації поблизу нерва залишалися достатніми для підтримання знеболення. При цьому дослідники не виявили ознак токсичності в місці введення або в інших частинах організму тварин.
Секрет виявився схожим на «цибулю»
Коли вчені детальніше дослідили структуру ліпосом, вони побачили причину незвичайного ефекту. Додавання кількох подвійних хімічних зв’язків у хвости ліпідів не дозволяло їм щільно упаковуватися. Через це мембрана ставала більш рухливою.
Але замість простої кульки такі ліпосоми формували багатошарову структуру з додатковими внутрішніми бар’єрами.
Фактично молекулам препарату доводилося долати цілу серію оболонок, перш ніж вийти назовні. Дослідники порівнюють таку конструкцію із цибулею з багатьма шарами — або навіть системою «сфер усередині сфер».
Чи зможе це замінити опіоїди?
Саме тут відкриття може мати найбільше практичне значення. Після операцій пацієнтам іноді потрібне знеболення довше, ніж можуть забезпечити стандартні місцеві анестетики. Подовжена дія могла б допомогти контролювати післяопераційний біль і потенційно зменшити потребу в опіоїдних препаратах.
Дослідники також розглядають можливість застосування технології при хронічному болю.
Але до випробувань на людях ще далеко. Експеримент поки проводили на щурах, а тетродотоксин не є схваленим комерційним місцевим анестетиком для людей. Дослідження опубліковане в журналі Nature Biomedical Engineering.
Якщо подальші експерименти підтвердять безпеку та ефективність підходу, сама ідея може виявитися важливішою за конкретний препарат: вчені фактично створили ліпосомальний «контейнер», здатний утримувати водорозчинні ліки протягом дуже тривалого часу. А це потенційно відкриває шлях не лише до довшої анестезії, а й до нового покоління препаратів із контрольованим вивільненням.