Микитюк О.П., Микитюк О.Ю.

Вищий державний навчальний заклад України

«Буковинський державний медичний університет», м.Чернівці, Україна

НАНОТЕХНОЛОГІЇ У ЛІКУВАННІ ОСТЕОАРТРОЗУ

Нанотехнології знайшли застосування у всіх можливих областях науки і техніки. Вони пропонують безліч варіантів для розробки інструментів для досліджень в нанометровому масштабі, що дає можливість очікувати більш ефективного їх функціонування для конкретних застосувань.  

Артроз є дегенеративним захворюванням суглобів, поширеним серед літніх людей, що викликає прогресивне руйнування хрящів суглоба, веде до хронічного болю і зниження якості життя. Відомо, що остеоартроз (ОА) викликається безліччю факторів, які не є повністю вивченими і зрозумілими. Проте, зібрані дані клінічних спостережень і дані досліджень ОА протягом останніх десятиліть, допомагають зрозуміти деякі з процесів, що беруть участь в етіології, розвитку і прогресуванні захворювання. Розуміння того, що ОА є патологією конкретного хряща, поступово змінюється розумінням, що це є комплексний розлад усього суглоба та прилягаючої кісткової тканини. При ОА, крім суглобового хряща, патологічні зміни спостерігаються в субхондральній кістці, синовіальній оболонці і сполучній тканині. Незважаючи на значний прогрес у лікуванні ОА, дотепер немає харчових продуктів і медикаментів, затверджених як системні препарати, що в змозі повністю зупинити  прогресування та викликати зворотній розвиток захворювання. Тому традиційна клінічна практика ґрунтується на симптоматичному лікуванні, спрямованому на полегшення болю і хірургічну заміну суглобів при термінальній стадії ОА. Розроблені на даний час лікарські засоби, націлені на різні ланки патогенезу ОА, пов'язані з побічними ефектами і тому не можуть бути рекомендовані для постійного клінічного застосування. Наприклад, пероральний прийом нестероїдних протизапальних засобів знімає запалення і біль, але викликає шлунково-кишкові побічні ефекти та може негативно позначатися на перебігу артеріальної гіпертензії. Інші ефективні методи лікування - це дороговартісні операції, які не виключають повторне пошкодження того ж суглоба чи розвиток ОА у інших ділянках опорно-рухової системи. Ці проблеми можуть бути подолані за допомогою нанотехнологічних препаратів.

Розвиток більш успішних результатів лікування ОА можуть забезпечити місцеві стратегії доставки лікарських засобів, у яких є потенціал для зменшення місцевого запалення і руйнування суглобів, полегшення болю і відновлення рівня активності пацієнта і функції суглобів. Розглянемо використання наночастинок для лікування дегенеративних захворювань хрящів, зокрема, ОА. Мікро- та наночастинки є опосередкованою системою доставки лікарських засобів, в тому числі полімерних частинок, ліпосом і гідрогелю, які є добре налаштованими засобами для уповільненого вивільнення у внутрішньо суглобовому середовищі. Ці системи можуть продовжити час піврозпаду лікарського засобу та зменшити кліренс, підсилити його дифузію всередині тканини-мішені, і, внаслідок - підвищити терапевтичний ефект ліків.

 Ефективний лікувальний процес гарантується більш тривалим ефектом дії препарату в потрібному місці і зниженням ризику виникнення інфекції через численні ін'єкції. Стійка внутрішньо суглобова концентрація препарату може бути реалізована внаслідок поєднання потрібного лікарського засобу з ліпосомами, мікрочастинками або гідрогелем. Вибір матеріалів для транспортування сильно залежить від поставленого завдання.

Незважаючи на те, що дебати щодо безпеки синтетичних наноматеріалів для клінічних застосувань тривають, це перспективні технології у зв'язку з їх великим потенціалом для сучасної медицини. Різні матеріали: синтетичні полімери, біополімери, або природні матеріали, такі як білки і пептиди, можуть служити в якості будівельних блоків для адаптивних складів на нанорівні.

Основними мікро- та наноносіями доставки ліків є полімерні частинки, ліпосоми та гідрогелі. Дуже корисними системами доставки лікарських засобів, що забезпечують їх тривале вивільнення, є полімерні частинки. Їх перевагою є здатність до біорозпаду, вони біосумісні і отримали широке застосування в препаратах терапевтичних систем доставки лікарських засобів. Дисперговані або інкапсульовані в матриці мікрочастинки в залежності від способу отримання можуть бути у вигляді мікросфер або мікрокапсул. Серед систем  цільової доставки ліків і забезпечення контрольованого вивільнення особливе значення мають мікросфери. Для отримання мікро- і наночастинок використовуються такі природні матеріали як хітозан, желатин, альгінат та ін., а також синтетичні, наприклад полілактид, полікапролактон і інші. Збільшення  тривалості часу вивільнення лікарського засобу, зниження токсичності і стимуляція можуть бути досягнуті за допомогою внутрішньо суглобової системи з контрольованим вивільненням полімерних частинок. Уже розроблені способи композиції і отримання мікрокапсул, що тісно пов'язані з вивільненням лікарського засобу і деградацією мікрокапсул.

У якості ефективних носіїв для контрольованої доставки лікарських засобів запропоновані ліпосоми - сферичні везикули, що складаються з фосфоліпідів, які, як правило, містять серцевину з водного розчину. Вони здатні вловлювати гідрофільні лікарські засоби у великих водних внутрішніх і ліпофільних лікарських засобах, вставлених в ліпідний бішар. Похідні природного походження, здатні до біорозпаду, і нетоксичні ліпіди, ліпосоми є хорошими засобами для місцевої доставки терапевтичних засобів до потрібного місця при одночасному зниженні токсичності. Перебування капсульованих препаратів всередині колінного суглоба може бути дуже тривалим. Наприклад, ліпосомний іогексол має період напіввиведення 134 години, а вільний іогексол не був виявлений вже через 3 години після ін'єкції.

Інтерес до гідрогелів обумовлений їх гідрофільним характером і біологічною сумісністю.  Природні і синтетичні гідрогелі були використані для формування каркасів біотканин. Синтетичні полімери можуть забезпечити необхідні властивості для отримання конструкції з заданими керованими фізичними та хімічними характеристиками. Гідрогелі представляють собою гідрофільні полімерні сітки, які можуть поглинати від 10-20% (довільна нижня межа) до тисячі разів їх сухої ваги у воді і можуть бути хімічно стабільними або деградувати і розпадатися чи розчинятися. Гідрогелеві препарати придатні для парентерального і місцевого введення для впливу на конкретних ділянках.

Проведені наукові дослідження, при яких наночастинки вводилися в суглоби невдовзі після травми і протидіяли запаленню в суглобі. На відміну від ін'єкції стероїдів, які швидко виводяться, наночастинки залишалися в хрящових клітинах в суглобах протягом декількох тижнів. Отримані дані свідчать про те, що наночастинки, введені після виникнення травми суглобів, допомагають зберегти життєздатність хряща і запобігти прогресуванню ОА. Такі ж наночастинки можуть бути корисні для пацієнтів, у яких уже є артрит.

Найбільш широко поширеними  наноматеріалами для локальної доставки є магнітні наночастинки. Їх можна локалізувати в певних кісткових ділянках за допомогою магнітного поля. Проте, недоліком таких наночастинок є низька специфічність до клітин-мішеней і те, що магнітне поле доводиться застосовувати протягом тривалого часу. Гістологічне дослідження показало, що магнітні наночастинки не викликали будь-яких запальних реакцій в суглобі, тому на їх основі можуть бути створені системи внутрішньо суглобової доставки лікарських засобів для лікування артриту або ОА.

Здатність забезпечити високу концентрацію терапевтичних агентів для хворих ділянок має вирішальне значення для ефективного лікування всіх захворювань людини. Інтраартикулярні доставки лікарського засобу можуть бути хорошим засобом орієнтації препарату для великих суглобів (коліна і стегна) і здобути популярність внаслідок того, що для досягнення бажаної фармакологічної активності потрібна мінімальна кількість препарату. Питання ефективності, вартості, потенційної токсичності ліків, тривалості утримання всередині організму, стійкості концентрації лікарського засобу, а також кінетика їх ліквідації ще потребують досліджень, особливо у літніх пацієнтів.

Наноматеріали є ідеальною платформою для розробки комбінаторної лікарської терапії при ОА, що стимулює або інгібує специфічні шляхи в тканинах-мішенях, тому можуть покращити результати лікування.