Доцент химической инженерии Тодд Хоар и Рабиа Матин, кандидат наук в области биомедицинской инженерии, создали печатное устройство на бумажной основе, которое может ускорить и повысить точность процесса проверки лекарств. Их работа, которую также можно использовать для диагностики заболеваний, выявления загрязнителей окружающей среды и точного определения боевых биологических агентов, была опубликована в журнале Nature Communications в феврале.
В настоящее время тестирование лекарств проводится в несколько этапов, при этом на первом этапе проводится быстрое последовательное тестирование тысяч лекарств-кандидатов, чтобы увидеть, насколько хорошо они связывают, блокируют или разлагают молекулу, представляющую интерес для целевого заболевания. Последующие этапы включают более обширное тестирование лекарств, показывающих многообещающие на этом первом этапе.
Однако то, как сейчас проводится этот первоначальный первый скрининг, приводит к множеству неточных результатов, при этом до 95% кандидатов в лекарства не имеют шансов стать полезным лекарством. В большинстве случаев эти неточности возникают из-за того, что лекарства-кандидаты слипаются во время скрининга и создают частицы, которые физически, а не химически, блокируют активность молекулы, на которую нацелено лекарство. Такие неточности обнаруживаются только сейчас на более медленном и более дорогостоящем втором этапе скрининга, что приводит к значительным потерям времени и денег в процессе открытия лекарств.
Хоар и Матин придумали способ улучшить первый этап тестирования, используя новый пригодный для печати гидрогель, сеть полимеров, используемых во всем, от контактных линз до одноразовых подгузников. Тонкие слои напечатанных гидрогелей могут образовывать клетку вокруг целевой молекулы, поэтому образующиеся частицы лекарства не могут получить доступ к целевой молекуле и вызвать неточный результат. Вместо этого только лекарства, которые химически связываются с целевой молекулой (те, которые могут стать практическими лекарствами), допускаются в гидрогель для получения положительного результата. Разработанное печатное устройство стоит недорого и может использоваться непосредственно при скрининге лекарств, повышая точность, не требуя значительных изменений в том, как сейчас проводится скрининг на наркотики.
В качестве дополнительного преимущества та же чувствительность может быть достигнута с использованием гораздо меньшего объема образца, что еще больше снижает стоимость экрана.«Мы уже разработали метод печати, но не знали, что делать с материалами», — сказал Матин. «Прочитав об этой важной проблеме в области проверки на наркотики, я понял, что эти материалы могут напрямую и просто решить эту проблему».
Исследователи ожидают, что это сделает тестирование более доступным и ускорит открытие новых лекарств. Кроме того, чтобы помочь справиться со всплеском устойчивости к антибиотикам, технология также может помочь быстрее выявлять «вспомогательные препараты», которые могут сделать даже устойчивые к лекарствам бактерии восприимчивыми к нашим нынешним антибиотикам.«В качестве следующего шага мы ищем отраслевых партнеров, чтобы доказать эффективность нашей технологии на полномасштабном экране с тысячами молекул, которые могут помочь продлить срок службы наших нынешних антибиотиков», — сказал Хоар. «Мы оптимистично настроены, что этот подход может помочь предоставить пациентам новые эффективные лекарства быстрее, чем это возможно в настоящее время».
Исследование проводилось в сотрудничестве с Монсуром Али из McMaster Biointerfaces Institute.