Ученые продлили высвобождение лечебных пептидов до трех недель, изменив их заряд
Пептиды способны запускать образование костной ткани и рост сосудов, но их малый размер мешает использовать их в регенеративной медицине: в водонасыщенных материалах они быстро диффундируют, не задерживаясь на месте лечения. Инженеры Университета Райса и Киотского университета нашли способ контролировать высвобождение терапевтических пептидов из желатиновых материалов, меняя их электрический заряд. Результаты опубликованы в журнале Cell Biomaterials. Об этом сообщает портал Phys.org.
В работе, которой руководил Антониос Микос, профессор биоинженерии и химической и биомолекулярной инженерии Университета Райса, ученые модифицировали заряд пептида — гормоноподобного фактора роста OGP (osteogenic growth peptide) — добавляя короткие последовательности заряженных аминокислот. Они создали положительно, отрицательно и нейтрально заряженные версии пептида и загрузили их в желатиновые микрочастицы. Электростатическое притяжение между разноименно заряженными молекулами, подобное притяжению противоположных полюсов магнитов, позволило удерживать пептид в материале до двух-трех недель.
Оказалось, что заряд самого пептида вносит наибольший вклад: положительно заряженные модификации увеличивали удержание и снижали начальное «взрывное» высвобождение, которое обычно происходит при контакте материала с жидкостью. Заряд желатинового носителя тоже влиял на доставку, но добавление дополнительных заряженных последовательностей к самому желатину оказалось менее эффективным. При этом одна из положительно заряженных версий высвобождала пептид постепенно в течение 14–21 дней в среде, имитирующей заживающую ткань. Для сравнения: прежние гидрогелевые системы доставляли малые растворимые пептиды лишь несколько дней, если только не привязывали их химически.
Такой подход позволяет высвобождать пептид в растворимой форме, не разрушая его, что важно для взаимодействия с клетками. По словам первого автора исследования Эмили Цзян, докторанта из лаборатории Микоса, «простые модификации заряда дают мощный способ настройки доставки пептида». Хотя в работе использовали пептид, связанный с ростом костей, стратегия может подойти и для других молекул, стимулирующих образование сосудов или регенерацию тканей. Как отмечает Микос, платформа предоставляет несколько переменных для создания нужного профиля высвобождения, а конечная цель — разработка адаптивных систем доставки для конкретных регенеративных задач.
