Умный имплантат с противоопухолевой активностью

Злокачественные опухоли костных тканей — тяжелый диагноз, однако ученые и врачи уже добились определенных успехов в лечении этого заболевания. Сначала пораженный участок кости удаляют хирургически, заменяя титановым имплантатом. Затем приступают к химиотерапии, которая поможет предотвратить рецидив болезни и не даст ей поразить новый участок кости. 

Ученые из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (Томск) под руководством Екатерины Комаровой выяснили, как можно совместить два метода лечения в одном. Они разработали имплантат, который не только замещает утраченную костную ткань, но и доставляет лекарства напрямую в кость. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today Communications.

Ученые взяли титановые пластины и с помощью электрохимического осаждения покрывали их кальций-фосфатным цементом — пористым материалом, очень близким по составу к костной ткани. Затем покрытие пропитывали раствором противоопухолевого препарата 5-фторурацила, а поверх наносили слой биоразлагаемого полимера на основе молочной кислоты. После попадания полимер медленно (от нескольких недель до нескольких месяцев) растворяется, а 5-фторурацил начинает выделяться из кальций-фосфатного слоя.

Чтобы оценить скорость высвобождения, ученые использовали раствор, имитирующий биологическую жидкость организма человека. Оказалось, что лекарство высвобождается из покрытия постепенно: по прошествии первых трех суток в раствор вышло 72% использованного препарата, а на пятый день — до 100%. 

При этом активность 5-фторурацила от пребывания внутри имплантата не снизилась — он сумел «убить» 61% клеток рака шейки матки и 46% клеток рака молочной железы.

Ученым известно, что 5-фторурацил токсичен не только для клеток опухоли, но и для здоровых клеток. Однако его локализованная и контролируемая доставка непосредственно в костную ткань может снизить этот эффект. Поэтому авторы предполагают, что пациентам будет проще переносить такую терапию. Кроме того, это поможет снизить количество используемого препарата и сделать лечение доступнее.

Авторы также отметили, что пористый имплантат с полимерным покрытием можно использовать и для доставки других лекарств, например противовоспалительных препаратов в травматологии.