Обезболивающий микроигольчатый пластырь для свиней: доказательства концепции

Джереми Пауэлл, ветеринар и профессор животноводства в сельскохозяйственном подразделении Университетской системы Арканзаса, говорит, что проект возник из простого вопроса: можно ли обеспечить животным более длительное обезболивание без многократного введения лекарств фермерами: «Можем ли мы разработать метод, позволяющий применять обезболивающие средства для контроля боли у сельскохозяйственных животных и одновременно улучшить их благополучие?»

Проект, начатый несколько лет назад на крупном рогатом скоте с применением мелоксикама, получил поддержку гранта Министерства сельского хозяйства США. Первоначальные исследования показали неудовлетворительные результаты в купировании боли у крупного рогатого скота, поэтому межштатная группа исследователей получила разрешение перевести эксперимент на свиней, используя флуниксин и декстран — другие нестероидные противовоспалительные препараты, которые обладают большей растворимостью, чем мелоксикам.

«Цель состоит в том, чтобы облегчить боль после кастрации и купирования хвоста. В случае успеха, по прогнозам Пауэлла, пластырь сможет обеспечить обезболивание в течение пяти-семи дней без ежедневных инъекций или манипуляций с животным. Лекарство медленно поступает через микроиглы из обезболивающих пластырей, обеспечивая медленное высвобождение препарата. Пластырь разработан таким образом, чтобы со временем отклеиваться и продолжать разлагаться на инертные природные продукты, не образующие загрязняющих веществ», — сказал Хорхе Альмодовар, ведущий автор исследования и доцент кафедры химической, биохимической и экологической инженерии Университета Мэриленда, округ Балтимор (UMBC).

Альмодовар добавил, что примерами исследований микроигольчатых пластырей на людях являются их применение в вакцинах, для обезболивания, лечения диабета и мониторинга заболеваний. Микроиглы, разработанные для проникновения только в верхний слой кожи, где мало болевых рецепторов, известны своей безболезненностью или легким покалыванием, сравнимым с надавливанием на мелкозернистую наждачную бумагу при легком нажатии или с чисткой кошачьего языка.

Хотя препараты, вводимые с помощью экспериментальных микроигольчатых обезболивающих пластырей свиньям, и обнаруживались в их организме, концентрация препарата достигала лишь около 2 микрограммов на литр. Пауэлл сказал, что для эффективности лекарства им потребовалось бы 3 миллиграмма на литр, что в 1500 раз больше, чем было достигнуто. В своем последнем опубликованном исследовании пластыри накладывались на ухо и шею для оценки влияния анатомического расположения на системное всасывание.

Биоразлагаемые микроигольчатые пластыри были изготовлены исследователями из поливинилового спирта, коллагена и хитозана с использованием квадратной формы. Пластыри имеют размеры примерно 2,5 на 2,5 см и содержат 625 микроигл пирамидальной формы высотой 800 микрон — примерно толщину стопки из восьми листов стандартной копировальной бумаги. Лекарственные препараты были введены в дозе 50 миллиграммов на пластырь.

Несмотря на ограниченные результаты, Пауэлл отметил, что проект остается лишь подтверждением концепции, демонстрируя способность свиной кожи впитывать лекарственные препараты, доставляемые с помощью растворимого микроигольчатого пластыря. Команда также обнаружила, что пластыри лучше работают на шее, чем на ухе, что, по словам Пауэлла, может послужить ориентиром для будущих исследований.

Пластыри на основе декстрана, наносимые на шею, обеспечивали более высокие концентрации в плазме, чем при пероральном приеме и применении в виде пластырей на ухо, «демонстрируя усиленное поглощение из васкуляризированных областей», отмечается в исследовании. Пластыри на основе флуниксина, наносимые на ухо, обеспечивали определяемые уровни в плазме в течение 72 часов после нанесения, с максимальной концентрацией около 1,9 мкг/л через 24–48 часов, «что указывает на устойчивое системное воздействие и подтверждает потенциал для терапии длительного действия».

Пауэлл добавил, что в местах нанесения пластырей не наблюдалось никаких побочных реакций, что подчеркивает безопасность и переносимость пластырей. В целом, по его словам, результаты подчеркивают важность выбора правильного места на теле животного и использования лекарственных препаратов, которые могут быть доставлены с помощью данного метода, что является ключевым фактором повышения эффективности микроигольной доставки лекарств.

«Мы движемся в правильном направлении. Мы столкнулись с некоторыми трудностями и возвращаемся к началу. Но мы считаем, что можем добиться улучшений», — сказал Пауэлл. 

Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале RSC Pharmaceutics под названием «Системная доставка лекарственных препаратов свиньям с использованием биоразлагаемых микроигольчатых пластырей». Ведущим автором статьи была Кэтрин Миранда Муньос, доктор философии, бывшая аспирантка кафедры биомедицинской инженерии Инженерного колледжа Университета Арканзаса. В настоящее время Муньос является научным сотрудником Университета Майами.

Источник: Arkansas System Division of Agriculture.