Дермальный пластырь

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденный материал может быть оспорен и удален. Найти источники:  "Dermal patch" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Дермальный пластырь или кожный пластырь — это лечебный пластырь , который наклеивается на кожу человека для доставки лекарства в кожу. Это отличается от трансдермального пластыря , который доставляет лекарство через кожу в кровоток .

• Пластырь Flector ( диклофенак эполамин) — это местный пластырь с НПВП для лечения острой боли, вызванной небольшими растяжениями, вывихами и ушибами. Он также используется для лечения боли и воспаления при хронических состояниях, при которых помогают НПВП, включая фибромиалгию и артрит .
• Пластыри с лидокаином , продаваемые под названием Lidoderm, снимают периферическую боль при опоясывающем лишае ( herpes zoster ). Он стал широко использоваться не по назначению, при болях от острых травм и хронических болях, хотя и ограничен требованием снимать его на 12 часов после 12 часов использования.
• В некоторых экспериментальных исследованиях изучается использование керамических дермальных пластырей для местной доставки антибиотиков к загрязненным коммерческим кожным трансплантатам ^[1] и антибиотиковых дермальных пластырей для местной доставки антибиотиков к десне после стоматологической операции ^{[2] .}

В 2016 году было опубликовано исследование Ноттингемского университета, описывающее первый синтетический паучий шелк , который функционально идентичен натуральному паучьему шелку. Используя ненатуральный аналог метионина L-азидогомоаланин (L-Aha) и генетически модифицированные клетки E-Coli, были получены самоорганизующиеся белки в условиях, необходимых для создания нити. Эти условия были исследованы годами ранее Дж. Йоханссоном и его коллегами, изучающими производство белков паучьего шелка. Белки, используемые в исследовании, представляют собой миниатюризированную версию мономеров шелка, встречающихся в природе, которые ведут себя таким же образом; благодаря модификациям они смогли экспрессировать функционализированные области белка 4RepCT, который является самоорганизующимся рекомбинантным белком драглайнового шелка, полученным из паука-питомника вдоль оси нити. ^[3]

Методы функционализации белка 4RepCT были успешными, но не в плане надежного получения стабильной функционализации белка в биологических средах, которые также можно настраивать и модифицировать. Генетическое слияние функциональных пептидных последовательностей с генами шелка и химическое сопряжение функциональных молекул с боковыми цепями аминокислот — единственные два известных в настоящее время метода для получения функционализированного белка 4RepCT с настраиваемой функциональностью. Первый подход имеет то преимущество, что посттрансляционная манипуляция шелком сведена к минимуму. К сожалению, генетическая манипуляция сложна из-за высокого содержания GC (гуанин-цитозин) в гене, что приводит к ошибкам транскрипции. Этот метод также ограничивает распространенность функциональных сайтов связывания одним сайтом связывания лиганда на 25 кДа шелка 4RepCT. Большие адаптерные белки, такие как антитела, могут использоваться для отображения большего количества сайтов связывания, но это не считается осуществимым решением. Было показано, что этот метод производит белки 4RepCT, которые имеют более высокую клеточную адгезию, чем природные спидроиновые белки, и обладают различными антимикробными свойствами. Второй метод, химическая модификация белков шелка, должен приводить к ковалентному присоединению нескольких копий широкого спектра органических и металлоорганических лигандов с использованием надежных или чувствительных линкеров в зависимости от применения. Проблема с этим методом заключается в том, что сложно сделать модификацию белка 4RepCT сайт-специфичной. Специфическое нацеливание на сайт требует, чтобы остатки также были модифицированы, чтобы быть доступными и химически биоортогональными остальной части белка шелка. Остатки цитозина обычно используются для этого типа конъюгации через присоединение Михаэля, но они имеют тенденцию подвергаться обменным реакциям, что делает их нестабильными в течение длительного времени в биологической среде. Эти два метода довольно устарели, но были полезны для подтверждения того факта, что 4RepCT можно настраивать в важных областях клеточной адгезии, антимикробной активности и типа молекулы или препарата, прикрепленного к нему. ^[3]

Позже азидные функциональные группы были конъюгированы с N-концом белка шелка драглайна с использованием связи EDC/NHS, что дало гликополимер-конъюгированные пленки с улучшенной клеточной адгезией и химеры ДНК-шелк с контролируемой микроархитектурой. Вооружившись этим, исследователи в этом исследовании изучили включение 3 остатков L-Aha в 4RepCT, что дало . Азидные боковые цепи L-Aha позволяют осуществлять высокоспецифическую и эффективную сайт-специфическую конъюгацию со множеством различных функциональных молекул посредством лигирования Штаудингера с фосфиновыми реагентами и катализируемым медью (I) азид-алкиновым циклоприсоединением ( CuAAC ) или азид-алкиновым циклоприсоединением, стимулируемым штаммом ( SPAAC ) в клик-реакциях. ^[3]${\displaystyle 4RepCT^{3Aha}}$

CuAAC и SPAAC — это обычные реакции щелчка, которые часто взаимозаменяемы в химии щелчка. Хорошо известно, что внутриклеточный Cu(I) является цитотоксичным, что означает, что CuAAC не так распространен, как реакции щелчка SPAAC, для исследований, ведущих к применению in vivo. Исследователи этого исследования решили использовать CuAAC, несмотря на то, что целью этого исследования было применение in vivo, по нескольким причинам. Во-первых, вероятность связывания меди белком низкая из-за наличия только 2 остатков глутаминовой кислоты и отсутствия остатков гистидина (двух остатков с высоким сродством к Cu(I)). Эти остатки присутствуют в тиоредоксине; который является солюбилизирующим партнером слияния, конъюгированным с белком 4RepCT во время синтеза. Однако это не вызывает проблем, поскольку тиоредоксин удаляется, чтобы запустить реакцию самосборки с тромбином, что приводит к образованию волокон. Это удаление тиоредоксина, нагруженного Cu(I), удаляет практически всю медь из структуры шелка. Исследователи также, с помощью буфера, содержащего EDTA, и используя THPTA (который стабилизирует ионы меди), промывали волокна, что привело к дальнейшему удалению Cu(I), оставляя <0,1% по весу следа ионов меди. Во-вторых, CuAAC превосходит SPAAC в реакциях щелчка, где присутствуют белки с высоким содержанием цитозина, такие как 4RepCT. Процесс SPAAC, в присутствии белков, таких как 4RepCT, часто создает «щелчки» в нецелевых участках, что приводит к конъюгации лиганда с неправильной частью белка и делает белок по существу бесполезным. Чтобы максимизировать количество функциональных участков вдоль волокна, предпочтительным является CuAAC. ^{[3] [4]}${\displaystyle 4RepCT^{3Aha}}$

Это исследование продемонстрировало опосредованную CuAAC конъюгацию с двумя различными флуорофорами и антибиотиком левофлоксацином, демонстрируя потенциал ковалентно функционализированных рекомбинантных белков паучьего шелка как биоматериалов с улучшенными свойствами. Исследователи смогли успешно провести конъюгацию с алкиновыми флуорофорами, доказав, что белок может быть функционализирован через азидную группу при конъюгации с осью шелкового волокна. Их результаты показали не только интенсивную равномерную флуоресценцию вдоль оси волокна, но и интенсивную равномерную композитную флуоресценцию, когда волокно было декорировано двумя различными флуорофорами в соотношении 1:1. ^[3]${\displaystyle 4RepCT^{3Aha}}$${\displaystyle 4RepCT^{3Aha}}$

Чтобы доказать, что функциональная азидная группа может быть декорирована клинически значимой молекулой, исследователи попытались декорировать волокно глицидилпропаргиловым эфиром (кислотолабильным линкером) и связали с ним левофлоксацин (антибиотик, нацеленный на грамположительные бактерии) с помощью эфирной связи между эпоксидкарбоксилатными группами соответственно. Они провели анализ зоны ингибирования с функционализированными шелковыми волокнами против бактерий E. Coli NCTC 12242, где каждый уровень фактора содержал среду LB. Их результаты показали успешную функционализацию волокна, декорированного левофлоксацином, которое поддерживало устойчивость антибиотика в радиусе 3,5 см в течение 120 часов и плотность клеток ~50% от других уровней факторов (только среда LB, нефункционализированный шелк и шелк, легированный левофлоксацином) с p ≤ 0,01. Было достигнуто максимальное длительное высвобождение левофлоксацина из волокна в течение 5 дней. ^[3]

Паучий шелк — один из самых ранних известных дермальных пластырей. В первую очередь используемый для перевязки ран, гликопротеиновый клей, обнаруженный на шелке-спирали захвата, а также белковая структура самого волокна обладают мягкими антибактериальными свойствами. Шелк, действуя как местный антисептик, снизил частоту сепсиса и хронических заболеваний. Вязкоупругие свойства шелка, высокая прочность на разрыв и жесткость способствовали заживлению ран аналогично хирургическому пластырю.

Несмотря на свое превосходство над современными методами лечения ран большой площади поверхности — марлевой повязкой, обработкой медовым уксусом и системными антибиотиками — и популярным использованием дермальных пластырей, паучий шелк не нашел своего пути в клиническую практику. Исторически основной причиной этого является сложность выращивания и сбора шелка. В отличие от шелкопрядов, которые прядут шелк для нескольких легко воспроизводимых условий, пауки прядут шелк для определенных целей, таких как ловля добычи, что трудно воспроизводить в лабораторных условиях. Кроме того, пауки, как правило, склонны к каннибализму, поэтому разведение достаточного количества становится затруднительным. Принудительное плетение шелка дает непригодный шелк. Наиболее популярными предлагаемыми вариантами использования для дермального применения являются:

• Дермальный пластырь для местной доставки лекарств
• Местные повязки с антибиотиками
• Местная дермальная реперфузионная подложка
• Клей для кожи и слизистой оболочки для прикрепления неадгезивных устройств местной доставки лекарственных средств

Исследования показывают, что шелк тутового шелкопряда не обладает какими-либо присущими ему антибиотическими свойствами, биоимитирующими механические свойства, и может вызывать смертельные респираторные аллергические реакции у некоторых людей. ^[5]

Исследование 2020 года показало, что рекомбинантно полученные белки паучьего шелка самоорганизуются на границе раздела жидкость-воздух стоячего раствора, образуя проницаемые для белка, сверхпрочные и сверхгибкие мембраны. Непринудительная самоорганизация создает нанофибриллярную мембрану, которая поддерживает рост клеток. Сплошной слой клеток кожи человека формируется в течение трех дней и может быть пригоден для прямой доставки пациенту. ^[6]

Поскольку шелк шелкопряда потенциально смертелен для человека при контакте с сосудистой системой, не существует одобренного дермального пластыря или средства, похожего на дермальный пластырь, для применения шелка шелкопряда.