09.07.2024
Контролируемый выход химиопрепарата 5-фторурацила из полимер-модифицированных кальций-фосфатных покрытий на титановых имплантатах
В результате комплексного исследования сотрудниками лаборатории физики наноструктурных биокомпозитов ИФПМ СО РАН представлен новый подход к созданию костных имплантатов-носителей противоопухолевых препаратов, включающих прочную титановую основу, кальций-фосфатное покрытие, импрегнированное химиопрепаратом 5-фторурацилом и инкапсулированное сополимером полилактидгликолидом, для контролируемого постепенного высвобождения лекарственных средств в месте имплантации.
В работе представлена многообещающая стратегия локализованной контролируемой доставки лекарственных средств с использованием системы «5-фторурацил/полилактидгликолид/кальций-фосфат» («5ФУ/ПЛГ/КФ»), обладающей сниженной цитотоксичностью, по сравнению с покрытием «5ФУ/КФ», не содержащим сополимер, что способствует развитию местного лечения рака кости при замене и/или восстановлении дефектов костной ткани. Многослойные кальций-фосфатные покрытия-носители препарата обладают аморфно-кристаллической структурой с содержанием менее 10 об.% кристаллических фаз монетита и β-пирофосфата кальция, соотношением Ca/P равным 0,3, шероховатостью поверхности (Ra) 2,3–3,5 мкм и толщиной 52-60 мкм. Кинетика десорбции препарата 5ФУ из кальций-фосфатного покрытия без поверхностного слоя полимера показала «взрывной» выход препарата в течение первых 10-20 мин и последующее медленное высвобождение с полным выходом лекарства в течение 2-4 ч. Созданная многоуровневая система «5ФУ/ПЛГ/КФ» позволила существенно увеличить сроки выхода препарата, обеспечив постепенную логарифмическую кинетику десорбции в течение 5 суток. Исследования биосовместимости показали, что экстракты кальций-фосфатных покрытий с/без сополимера, не содержащих препарат 5ФУ, не токсичны для клеточных линий HeLa, NIH-3T3 и MCF-7 (жизнеспособность клеток ≥ 80%) в течение 24 часов. Тогда как, экстракты данных носителей, содержащих химиопрепарат 5ФУ, были цитотоксичны. КФ покрытие-носитель 5ФУ продемонстрировало цитотоксичность на разные линии клеток в следующем порядке их гибели: 75% HeLa > 68% NIH-3T3 > 59% MCF-7, а модификация покрытий-носителей сополимером ПЛГ снизило общую цитотоксичность образцов на клетки в следующем порядке их гибели: 61% HeLa > 52% NIH-3T3 > 46% MCF-7.
Кинетика десорбции химиопрепарата из композиционных имплантатов «5-фторурацил/кальций-фосфат» и «5-фторурацил/полилактидгликолид/кальций-фосфат» в качестве систем местной доставки лекарственных средств
Исследование выполнено в рамках гранта Российского научного фонда № 21-73-10265, https://rscf.ru/project/21-73-10265/. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today Communications (Q2):
Komarova Е.G., Senkina E.I., Lozhkomoev А.S., Kazantseva Е.А., Prosolov К.А., Kazantsev S.O., Akimova E.B., Tolkacheva T.V., Khimich M.A., Sharkeev Y.P. Controlled anticancer 5-Fluorouracil release from functionalized 5-FU/PLGA/CaP coating on titanium implants: Characterization, in vitro drug delivery and cytotoxicity. Materials Today Communications. 2024, 39, 109332. Doi: 10.1016/j.mtcomm.2024.109332.