Единственным способом защиты от ВИЧ и непреднамеренной беременности сегодня является презерватив. Это эффективная технология, но не соответствующая или популярная во всех ситуациях. Команда Университета Вашингтона разработала универсальную платформу для одновременного предоставления контрацепции и профилактики ВИЧ. Электрически спрятанная ткань с волокнами нанометрового размера может растворяться для выпуска лекарств, обеспечивая платформу для дешевой, дискретной и обратимой защиты.
Исследование было опубликовано на этой неделе в журнале открытого доступа PLSS One публичной библиотеки. Фонд Билла и Мелинды Гейтс в прошлом месяце наградил UW исследователей почти 1 миллионом долларов, чтобы продолжить эту технологию.
«Наша мечта – создать продукт, который женщины могут использовать, чтобы защитить себя от ВИЧ-инфекции и непреднамеренной беременности», – сказал автор-корреспондент Ким Вудроу, доцент кафедры биоинженерии. «У нас есть наркотики, чтобы сделать это. Речь идет о том, чтобы доставить их таким образом, чтобы сделать их более сильными, и позволяет женщине хотеть использовать его ».
Электроспиннинг использует электрическое поле для катапульты заряженной струи жидкости через воздух для создания очень тонких волокон нанометрового масштаба. Волокна можно манипулировать для контроля растворимости, прочности и даже геометрии материала. Из-за этой универсальности волокна могут быть лучше при доставке лекарств, чем существующие технологии, такие как гели, таблетки или таблетки. Не задействованы высокие температуры, поэтому метод подходит для термочувствительных молекул. Ткань может также включать большие молекулы, такие как белки и антитела, которые трудно доставлять с помощью других методов.
На лабораторном совещании в прошлом году Вудроу представил концепцию, и соавторы Эмили Крогстад и Кэмерон Бал, оба первокурсника, преследовали эту идею.
Сначала они растворяли полимеры, одобренные Управлением по контролю за продуктами и лекарствами и антиретровирусными препаратами, используемыми для лечения ВИЧ, для создания слизнячного раствора, который проходит через шприц. Когда поток сталкивается с электрическим полем, он растягивается, создавая тонкие волокна размером от 100 до нескольких тысяч нанометров, которые хлынут по воздуху и, в конце концов, прилипают к собирающей пластине (один нанометр составляет около одной 25-миллионной дюйма). Конечным материалом является эластичная ткань, которая может физически блокировать сперму или выпускать химические контрацептивы и противовирусные препараты.
«Этот метод позволяет контролируемое высвобождение нескольких соединений», – сказал Болл. «Мы смогли настроить волокна на разные свойства выпуска».
Одна из тканей, которые они произвели, растворяется в течение нескольких минут, потенциально предлагая пользователям немедленную, дискретную защиту от нежелательной беременности и заболеваний, передающихся половым путем.
Другой постепенно растворяется в течение нескольких дней, предоставляя возможность для постоянной доставки, больше похожее на противозачаточные таблетки, для обеспечения контрацепции и защиты от ВИЧ.
Ткань может содержать множество волокон для защиты от многих различных инфекций, передаваемых половым путем, или включать более одного анти-ВИЧ-препарата для защиты от резистентных к лекарственным средствам штаммов (и препятствовать появлению лекарственно-устойчивых штаммов). Смешанные волокна могут быть разработаны для выпуска лекарств в разное время, чтобы увеличить их потенцию, например, метод простого повышения, используемый в вакцинах.
Электрошнуровая ткань может быть вставлена непосредственно в тело или использоваться как покрытие на вагинальные кольца или другие продукты.
Электроспиннинг существует в течение десятилетий, но он только недавно был автоматизирован, чтобы сделать его практичным для таких приложений, как фильтрация и тканевая инженерия. Это первое исследование по использованию нановолокна для доставки влагалищных лекарств.
Хотя эта технология более дискретна, чем презерватив, и потенциально более универсальна, чем таблетки или пластиковые или резиновые устройства, исследователи говорят, что единого ответа нет.
«Во время секса люди собираются на самом деле использовать его? Вот тут и появляется множество вариантов, – сказал Крогстад. «В зависимости от культурного фона и личных предпочтений некоторые группы населения могут различаться в зависимости от того, какая форма технологии имеет для них наибольший смысл».
Команда сосредотачивается на таких местах, как Африка, где ВИЧ наиболее распространен, но технология может использоваться в США или других странах для обеспечения контроля над рождаемостью, а также для предотвращения одного или нескольких заболеваний, передаваемых половым путем.
Исследования, проведенные на сегодняшний день, были профинансированы Национальными институтами здравоохранения и Центром исследований СПИДа. Другим соавтором этого документа является Тханьянан Чаованачан, научный научный сотрудник UW и давний специалист по ВИЧ.
Команда будет использовать новый грант Фонда Гейтса для оценки универсальности и осуществимости своей системы. Группа будет нанимать больше научных сотрудников и покупать электроспиннинг для изготовления листов с мясными бумагами. Расширенная команда проведет год тестирования комбинаций, которые поставляют два антиретровирусных препаратов, используемых для лечения ВИЧ и гормональных контрацептивов, а затем через шесть месяцев наращивают производство наиболее перспективных материалов.