Лекарства как материалы

Химики СО РАН с помощью материаловедческих решений делают лекарственные препараты эффективнее.

В начале XXI века одна крупная фармацевтическая компания практически разорилась из-за того, что лишь на этапе продаж выяснилось: подготовленный к выпуску препарат, в который были вложены миллионы долларов, имеет неустойчивую форму. Это означало, что средство не может быть биологически доступным, то есть не обладает терапевтическим эффектом. Попытки сделать вещество более стабильным провалились, и разработчикам пришлось начинать всё сначала.

Для того чтобы подобные ситуации не повторялись, химики-материаловеды обратились к руководствам фармкомпаний через журнал Nature. Они объясняли: то, как вещество проникает в организм и каково там будет его поведение, сильно завит от его свойств как материала и от той физической формы, в которой оно будет использоваться. Учёные в своём манифесте под названием «Лекарства как материалы» заострили внимание на том, что в области развития новых технологий фармацевтическая сильно отстаёт от остальных видов химической промышленности. 

Так же как была озаглавлена публикация зарубежных коллег, назвала свой доклад доктор химических наук, заведующая кафедрой химии твёрдого тела НГУ, ведущий научный сотрудник Института химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Елена Владимировна Болдырева. На общем собрании Сибирского отделения РАН исследователь говорила о необходимости пересмотреть отношение к некоторым стадиям производства лекарств:
— Что значит оптимизация лекарственной формы? Это совершенствование терапевтической активности, технологичности, устойчивости при хранении и транспортировке. В последние годы очень большое внимание стало уделяться ещё одному пункту — удобство употребления. Конечно, пациент ради выздоровления готов подвергаться мучительным процедурам. Но в любом случае человек выберет приклеить пластырь, нежели делать инъекции каждый два часа, — пояснила Елена Владимировна. 

Ранее господствовал такой подход в производстве лекарств: сначала шёл компьютерный дизайн, испытания in vitro и in vivo, а лишь затем разработка технологии производства. Изменения, предложенные материаловедами, сводятся к тому, что скриниг, оптимизация формы должны идти не после, а параллельно с дизайном. 

— Такая парадигма используется на протяжении последних десяти лет за рубежом, — объясняет исследовательница. — Ведь, если на заключительном этапе по какой-то причине потребуется замена формы, всё придётся начинать сначала. А это очень дорого! Поэтому нужно учитывать свойства лекарства как материала. 

Очевидно, чем раньше выяснится, с каким веществами бесперспективно работать, тем меньше будут затраты на развитие формы. Учёный проиллюстрировала решение такой проблемы на примере разработки учёных СО РАН:

— Пока не могу назвать соединение, о котором пойдёт речь, так как подготовленный препарат находится на стадии патентования. Скажу только, что это совместная работа Институтов органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН. Вещество, которое разработали химики, не удавалось использовать в испытаниях в качестве противоракового препарата, потому что оно не растворялось ни в каких биологических жидкостях или растворителях, совместимых с живыми организмами. В результате чисто материаловедческой работы (использование криотехнологий) соединение удалось перевести в биодоступную форму. Теперь из него можно готовить коллоидный раствор, который далее вводить в виде инъекций подопытным животным. Кроме того, оно показало низкую токсичность и высокую биологическую активность. 

Также Елена Болдырева рассказала о такой лекарственной форме, как порошки для вдыхания, изготовленные при помощи криотехнологий. Они позволяют осуществить адресную доставку вещества в нужный орган. При этом снимаются экологические вопросы: в таких средствах не используются фреоны.

— Мы вышли на это отчасти случайно. Наш коллектив изучал сравнительную активность полиморфных модификаций глицина. Выяснилось: в зависимости от того, какую его форму мы используем в качестве предшествующей обработки, меняется специфика проникновения наночастиц в мозг. Здесь адресная доставка через нос позволяет отменить неэффективную доставку через кровь. Я думаю, любому пациенту гораздо приятнее использовать капли, чем получать уколы. 

Несколько лет назад Елена Болдырева и коллеги также высказала гипотезу, которая стала перспективным направлением для терапии заболеваний головного мозга:

— Мы убедились, что можем готовить коллоидные растворы из нерастворимых в биологических жидкостях веществ. Именно тот факт, что они не растворимы позволит избежать их перевода в молекулярную форму и даст возможность вводить в организм сразу как наночастицы. Получается, минус стал плюсом!