Лекарственный препарат барицитиниб обладает противовоспалительным и иммуномодулирующим действием, его используют для лечения ревматоидного артрита, тяжелого COVID-19 и аутоиммунных заболеваний. Однако это вещество малорастворимо в воде, поэтому организм его плохо усваивает. Ивановские ученые нашли решение этой проблемы, повысив растворимость соединения в семь раз. Как сообщили в пресс-службе Российского научного фонда, для этого авторы исследования поместили препарат в полимерные наночастицы, оболочка которых хорошо взаимодействует с водой.
Иммунная система защищает наш организм от различных инфекций, однако в некоторых случаях она может выходить из-под контроля и атаковать здоровые клетки. Так, например, происходит при ревматоидном артрите — воспалительном заболевании, поражающем суставы и приводящем к разрушению хрящевой и костной тканей. Для лечения ревматоидного артрита в России, Европе и США одобрен препарат барицитиниб. Он подавляет синтез цитокинов — веществ, приводящих к воспалению во время иммунного ответа. Его также применяют для подавления воспалительных реакций при COVID-19. Однако барицитиниб малорастворим в воде, поэтому ученые ищут способы повысить его биодоступность. Например, соединив молекулы препарата с веществами, которые повышают растворимость малорастворимых соединений.
Здесь исследователям помогают плюроники — синтетические полимерные частицы, которые используют в медицине для доставки и улучшения растворимости лекарств, а также в качестве компонентов уходовой косметики. Их молекулы, находясь в воде, формируют мицеллы — структуры, напоминающие шарики. При этом на поверхности мицелл всегда оказываются гидрофильные участки молекул, которые активно взаимодействуют с водой, а внутри «прячутся» гидрофобные части, те, которые «боятся» воды. Именно в такие мицеллы и помещают молекулы лекарств, когда используют плюроники для их доставки. Однако до сих пор не было понятно, улучшают ли плюроники растворимость барицитиниба, и если да, то мицеллы каких размеров будут лучше всего работать.
Ученые из Института химии растворов имени Г. А. Крестова РАН и Ивановского государственного университета изучили, как различные молекулы плюроников влияют на растворимость барицитиниба. Для этого они использовали четыре вида коммерческих плюроников, молекулы которых различались по длине гидрофобной и гидрофильной частей. Из-за различия в структуре эти молекулы формировали разные по размеру и химической активности мицеллы.
Исследователи сравнили растворимость чистого барицитиниба и смешанного с плюрониками в растворах, которые схожи с условиями желудочно-кишечного тракта человека. Оказалось, что растворимость «упакованного» в мицеллы препарата увеличилась в семь раз, при этом лучший эффект наблюдался при использовании наиболее крупных мицелл.
Так как через полупроницаемые мембраны клеток кишечника могут проходить только молекулы небольшого размера, исследователи проверили, не будут ли крупные мицеллы препятствовать поступлению барицитиниба из кишечника в кровоток. Для этого ученые смоделировали прохождение частиц через искусственную мембрану, по структуре похожую на клеточную.
Оказалось, что в высоких концентрациях частицы-«доставщики» плохо проникают через поры мембраны из-за большого размера, и это нужно учитывать при их использовании. Серия экспериментов позволила рассчитать оптимальную концентрацию мицелл, которая повышала растворимость препарата и не ухудшала его поступление в кровоток.
«Предложенный подход позволил повысить растворимость барицитиниба в семь раз и отказаться от использования высоких концентраций лекарства, которые могут быть токсичными и привести к побочным эффектам. В дальнейшем мы планируем провести подобные исследования с другими соединениями, повышающими растворимость, чтобы еще больше увеличить биодоступность барицитиниба», — рассказала руководитель проекта, научный сотрудник лаборатории химии олигосахаридов и функциональных материалов на их основе ИХР РАН Екатерина Делягина.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Molecular Liquids.
