Устройство под названием HOBIT (гибридная биоэлектронная система оксигенации для имплантируемой терапии) сравнимо по размерам с пачкой жевательной резинки. Оно состоит из трех компонентов: камеры с модифицированными клетками, миниатюрного электрохимического генератора кислорода и электроники с батареей для управления устройством. Прибор вживляется под кожу.
Главной проблемой предыдущих версий подобных «живых аптек» была нехватка кислорода. Когда клетки плотно упакованы внутри имплантата, они конкурируют за кислород, необходимый для жизни, и многие гибнут. HOBIT решает эту задачу, производя кислород непосредственно внутри себя путем расщепления окружающих молекул воды. Это позволяет поддерживать плотность клеток примерно в 6 раз выше, чем при традиционных методах инкапсуляции без дополнительной оксигенации.
Исследователи Северо-Западного университета модифицировали клетки для одновременного производства трех различных биологических препаратов: антитела к ВИЧ, глюкагоноподобного пептида-1 (GPL-1, используемый для лечения диабета 2-го типа), и лептина — гормона, регулирующего аппетит и метаболизм. Каждый из этих препаратов имеет разный период полураспада в организме.
Устройства имплантировали под кожу крыс. В течение 30 дней ученые отслеживали уровни лекарств в крови животных. У крыс с имплантатами, оснащенными генератором кислорода, все три препарата сохранялись на стабильном уровне на протяжении всего исследования. В контрольной группе, где устройства не генерировали кислород, биологические препараты с коротким периодом полураспада перестали обнаруживаться уже к седьмому дню, а концентрация молекул с более длительным периодом полураспада неуклонно снижалась.
После завершения тестирования жизнеспособность клеток в оксигенируемых устройствах составила около 65%, тогда как в контрольных — около 20%.
Традиционные биологические препараты часто имеют очень разные периоды полураспада, поэтому поддержание стабильного уровня нескольких терапевтических средств может быть сложной задачей. Поскольку наши имплантированные «клеточные фабрики» непрерывно производят эти препараты, поддержание жизнеспособности клеток с помощью технологии оксигенации позволяет нам поддерживать стабильный уровень нескольких различных терапевтических средств одновременно
Исследовательская группа планирует протестировать технологию на более крупных животных моделях и изучить возможности ее применения при конкретных заболеваниях, включая терапию на основе трансплантированных клеток поджелудочной железы.
По мере развития технологий подобные устройства смогут выступать в качестве программируемых фабрик по производству лекарств внутри организма, открывая возможности для доставки сложных терапевтических препаратов, которые сегодня просто невозможны. Исследование опубликовано в научном журнале Device.
Ранее Наука Mail рассказывала о создании первой в мире искусственной сетчатки из воды.
