Микрокапсулы с полимерным покрытием для иммуноизоляции островковых клеток поджелудочной железы

18.10.2024

Сахарный диабет – это заболевание, связанное с относительной или абсолютной недостаточностью гормона инсулина, приводящее к хронической гипергликемии и другим нарушениям обмена веществ. Перспективным вариантом лечения инсулин-зависимых нарушений углеводного обмена является трансплантация инсулин-продуцирующих клеток поджелудочной железы, способных выделять инсулин непосредственно в кровь. Это очень перспективный подход к лечению сахарного диабета, который может позволить полностью освободить больного от необходимости проводить инъекции инсулина в течение всей жизни. Недостатком этого метода является необходимость применения иммуносупрессивной терапии, что ведет к снижению качества жизни пациента, увеличению риска инфекционных, онкологических, сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний. Инкапсуляция трансплантируемых клеток в пористые полимерные оболочки, изолирующие их от иммунных клеточных реакций организма, позволит полностью отказаться от системной иммуносупрессии и значительно увеличить срок жизни клеток в организме реципиента.

Для формирования микрокапсул в ИМХ РАН была разработана микрофлюидная экспериментальная установка для контролируемого формирования микрокапель с использованием внешнего воздействия на поток непрерывной фазы. В качестве инновационного материала для покрытия микрокапсул предложен поли [2-(метакрилоилокси)этил] триметиламмонийхлорид (PMETAC), синтезированный также в ИМХ РАН.

В ходе работы были исследованы микрокапсулы с полимерным покрытием, нанесённым путем обработки последних раствором PMETAC (0,01 – 1 мас.%). Показано, что с увеличением концентрации полимера увеличивается осмотическая и термическая стабильность микрокапсул в условиях культивирования клеток, а также стабильность при многократном промывании физиологической средой.

Микрокапсулы, покрытые с использованием 0,4 мас.% PMETAC, показали наиболее многообещающие результаты. Они стабильны в вышеуказанных тестах и при этом непроницаемы для высокомолекулярных соединений (120 кДа и выше), что обеспечивает иммуноизоляцию инкапсулированных островков, и сохраняют проницаемость соединений молекулярной массой 35 кДа (питательные вещества, инсулин). При инкапсуляции панкреатические островки остаются жизнеспособными и функционально активными. Разработанные альгинатные микрокапсулы, покрытые PMETAC, подходят для дальнейших испытаний на животных.

Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

В работе, кроме сотрудников лаборатории фотополимеризации и полимерных материалов Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН, принимали участие специалисты из Приволжского исследовательского медицинского университета, Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского, Нижегородской областной клинической больницы им. Н.А. Семашко, Нижегородского областного клинического онкологического диспансера и Федерального научно-клинического центра Физико-химической медицины им. Ю.М. Лопухина.