Vědci z Cambridge vyvinuli materiál podobný chrupavce, který snímá zánět a uvolňuje drogy přesně kdy a kde jsou potřeba.
Vědci na University of Cambridge vytvořili nový typ měkkého materiálu, který dokáže detekovat jemné chemické posuny v těle a dodávat léky přímo na místě problému.
Gelová látka může být infundována protizánětlivými léky, které se uvolňují, když se okolní prostředí stane o něco kyselejší. To je zvláště užitečné během vzplanutí artritidy, když zanícené klouby přirozeně vykazují pokles pH ve srovnání se zdravou tkáni.
Jak kyselost stoupá, materiál mění texturu, měkčí a jemnější. Tento posun působí jako signál, což přiměje gel k uvolnění jeho uložených léků. Protože reakce nastává pouze ve specifickém rozmezí pH, může být léčba zaměřena přímo na zanícenou oblast, což snižuje šanci na nežádoucí vedlejší účinky.
Potenciál při léčbě artritidy
Pokud se používá jako umělá chrupavka v artritických kloubech, mohl by tento přístup umožnit nepřetržité léčbě artritidy, což by zlepšilo účinnost léků, aby zmírnila bolest a bojovala proti zánětu. Artritida postihuje ve Velké Británii více než 10 milionů lidí, což stojí NHS odhadem 10,2 miliardy GBP ročně. Odhaduje se, že po celém světě ovlivňuje více než 600 milionů lidí.
Zatímco rozsáhlé klinické studie jsou potřebné před tím, než může být materiál u pacientů použit, vědci tvrdí, že jejich přístup by mohl zlepšit výsledky pro lidi s artritidou a pro ty s jinými stavy, včetně rakoviny. Jejich výsledky jsou uvedeny v Journal of American Chemical Society.
Materiál vyvinutý týmem Cambridge používá speciálně inženýrské a reverzibilní zesítění v polymerní síti. Citlivost těchto vazb na změny v úrovních kyselosti dává materiálu vysoce citlivé mechanické vlastnosti.
Materiál byl vyvinut ve výzkumné skupině profesora Orena Schermana v Cambridge’s Yusuf Hamied Department of Chemistry. Skupina se specializuje na navrhování a vytváření těchto jedinečných materiálů pro řadu potenciálních aplikací.
Kombinace vlastností podobných chrupavkám s dodáním léčiva
„Už nějakou dobu nás zajímají tyto materiály v kloubech, protože jejich vlastnosti mohou napodobovat vlastnosti chrupavky,“ řekl Scherman, který je profesorem supramolekulární a polymerní chemie a ředitelem Melville Laboratory pro polymerní syntézu. „Avšak kombinovat to s vysoce cílenou dodávkou léčiva je opravdu vzrušující vyhlídka.“
„Tyto materiály mohou“ vnímat „, když je něco špatného v těle a reagovat doručením léčby přesně tam, kde je to potřeba,“ řekl první autor Dr. Stephen O’Neill. „To by mohlo snížit potřebu opakovaných dávek léků a zároveň zlepšit kvalitu života pacientů.“
Na rozdíl od mnoha systémů dodávání léčiv, které vyžadují externí spouštěče, jako je teplo nebo světlo, je tento poháněn vlastní chemií těla. Vědci tvrdí, že by to mohlo připravit cestu pro delší trvalou, cílenou léčbu artritidy, která automaticky reaguje na vzplanutí, zvyšuje účinnost a zároveň snižuje škodlivé vedlejší účinky.
V laboratorních testech vědci naložili materiál fluorescenčním barvivem, aby napodobil, jak se může chovat skutečný lék. Zjistili, že při hladinách kyselosti typické pro artritický kloub se materiál uvolnil podstatně více nákladu s drogami ve srovnání s normálními zdravými hladinami pH.
Laditelný a flexibilní přístup
„Naladěním chemie těchto gelů je můžeme učinit vysoce citlivými na jemné posuny kyselosti, která se vyskytuje v zanícené tkáni,“ řekl spoluautor Dr. Jade McCune. „To znamená, že se drogy uvolňují, kdy a kde jsou nejvíce potřeba.“
Vědci tvrdí, že tento přístup by mohl být přizpůsoben řadě zdravotních stavů jemným doladěním chemie materiálu. „Je to vysoce flexibilní přístup, takže bychom mohli teoreticky začlenit jak rychle působící, tak pomalu působící léky a mít jedinou léčbu, která trvá dny, týdny nebo dokonce měsíce,“ řekl O’Neill.
Další kroky týmu budou zahrnovat testování materiálů v živých systémech, které vyhodnotí jejich výkon a bezpečnost ve fyziologickém prostředí. Tým říká, že pokud by byl úspěšný, mohl by jejich přístup otevřít dveře nové generaci responzivních biomateriálů schopných léčit chronická onemocnění s větší přesností.
Reference: „Kinetické uzamčení komplexů citlivých na pH pro mechanicky citlivé polymerní sítě“ od Stephena JK O’Neill, Yuen Cheong Tse, Zehuan Huang, Xiaoyi Chen, Jade A. McCune a Oren A. Scherman, 8. září 2025, 8. září 2025, Journal of American Chemical Society.
Doi: 10.1021/jacs. 5C09897
Výzkum byl podporován Evropskou radou pro výzkum a Radou pro výzkum inženýrství a fyzických věd (EPSRC), součástí britského výzkumu a inovací (UKRI). Oren Scherman je členem Jesus College, Cambridge.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
