Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Майорова О. А., Гуслякова О. И., Савельева М. С., Куликов О. А., Иноземцева О. А. Микрогели, содержащие сывороточный белок, как новый способ терапии заболеваний мочевого пузыря и почек // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2025. Т. 25, вып. 1. С. 76-85. DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-1-76-85, EDN: MATQYP

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.03.2025
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 15)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
57.089:66.017:665.939.17:577.359
DOI: 
10.18500/1817-3020-2025-25-1-76-85
EDN: 
MATQYP

Микрогели, содержащие сывороточный белок, как новый способ терапии заболеваний мочевого пузыря и почек

Авторы: 
Майорова Оксана Александровна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Гуслякова Ольга Игоревна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Савельева Мария Сергеевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Куликов Олег Александрович, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва
Иноземцева Ольга Александровна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Исследование охватывает биофизические аспекты применения эмульсионных микрогелей, стабилизированных изолятом сывороточного белка, для адресной доставки лекарств в органы мочевыделительной системы. Изучение профиля высвобождения модельного вещества Цианина 7, иммобилизованного в эмульсионные микрогели, продемонстрировало пролонгированный характер высвобождения в течение 72 ч. Было изучено влияние эмульсионных микрогелей на выживаемость различных культур клеток (нормальных фибробластов (L929) и клеток почек (Hek239), почечной карциномы (Renca) и карциномы мочевого пузыря (T24)), которая показала зависимость уровня цитотоксичности от типа клеток. При этом особая повышенная чувствительность к микрогелям была выявлена у культуры Hek239. Был также исследован характер накопления и распределения эмульсионных микрогелей у лабораторных мышей в зависимости от пути их введения: внутрипузырном или внутривенном. Эффективность накопления микрогелей в органах мочевыделительной системы (почки или мочевой пузырь) оценивалась по in vivo биораспределению методом прижизненной флуоресцентной визуализации. При системном введении суспензий микрогелей наблюдалось их селективное накопление не только в печени, но и в почках. Внутрипузырное введение позволяло поддерживать высокую локальную концентрацию меченых Цианином 7 микрогелей в мочевом пузыре не менее 2 ч. Гистологический анализ срезов мочевого пузыря подтвердил безопасность микрогелей на основе изолята сывороточного белка для доставки лекарств в мочевой пузырь и почки. Данная система доставки на основе разработанных эмульсионных микрогелей открывает новые перспективы лечения заболеваний мочевыделительной системы с использованием как системного введения, так и малоинвазивных внутрипузырных инстилляций.

Ключевые слова: 
внутрипузырная инстилляция; мочевыделительная система; изолят сывороточного белка; системы доставки лекарственных средств; эмульсионные микрогели
Благодарности: 
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 21-75-10042).
Список источников: 
  1. Kolman K. B. Cystitis and Pyelonephritis. Prim. Care Clin. Off. Pract., 2019, vol. 46, pp. 191–202. https://doi.org/10.1016/j.pop.2019.01.001
  2. Jansåker F., Li X., Vik I., Frimodt-Møller N., Knudsen J. D., Sundquist K. The Risk of Pyelonephritis Following Uncomplicated Cystitis: A Nationwide Primary Healthcare Study. Antibiotics, 2022, vol. 11, iss. 12, art. 1695. https://doi.org/10.3390/antibiotics11121695
  3. Jhamb M., Lin J., Ballow R., Kamat A. M., Grossman H. B., Wu X. Urinary tract diseases and bladder cancer risk: A case-control study. Cancer Causes Control, 2007, vol. 18, pp. 839–845. https://doi.org/10.1007/s10552-007-9028-2
  4. Kantor F., Hartge P., Hoover R. N., Narayana A. S., Sullivan J. W., Fraumeni J. F. Urinary tract infection and risk of bladder cancer. Am. J. Epidemiol., 1984, vol. 119, pp. 510–515. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a113768
  5. Maisonneuve P., Agodoa L., Gellert R., Stewart J. H., Buccianti G., Lowenfels A. B., Wolf R. A., Jones E., Dsiney A. P., Briggs D., McCredie M., Boyle P. Cancer in patients on dialysis for end-stage renal disease: An international collaborative study. Lancet, 1999, vol. 354, pp. 93–99. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(99)06154-1
  6. Gupta K., Hooton T. M., Naber K. G., Wullt B., Colgan R., Miller L. G., Moran G. J., Nicolle L. E., Raz R., Schaeffer A. J., Soper D. E. International Clinical Practice Guidelines for the Treatment of Acute Uncomplicated Cystitis and Pyelonephritis in Women: A 2010 Update by the Infectious Diseases Society of America and the European Society for Microbiology and Infectious Diseases. Clin. Infect. Dis., 2011, vol. 52, pp. e103–e120. https://doi.org/10.1093/cid/ciq257
  7. Rădulescu A., Mădan V., Aungurenci A., Bratu O., Farcaș C., Dinu M., Mischianu D. Antibiotic resistant urinary tract infections in an urology ward. Rom. J. Mil. Med., 2015, vol. 118, pp. 20–22.
  8. Pietrucha-Dilanchian P., Hooton T. M. Diagnosis, Treatment, and Prevention of Urinary Tract Infection. Microbiol. Spectr., 2016, vol. 4, no. 6, art. uti-0021-2015. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.UTI-0021-2015
  9. Kallen A. J., Welch H. G., Sirovich B. E. Current Antibiotic Therapy for Isolated Urinary Tract Infections in Women. Arch. Intern. Med., 2006, vol. 166, iss. 6, pp. 635–639. https://doi.org/10.1001/archinte.166.6.635
  10. Hsu C., Chuang Y., Chancellor M. B. Intravesical drug delivery for dysfunctional bladder. Int. J. Urol., 2013, vol. 20, pp. 552–562. https://doi.org/10.1111/iju.12085
  11. Ramakrishnan V. M., Eswara J. R. Basic Bladder Physiology and Anatomy. In: Stiffel J. T., Dray E. V., eds. Urological Care for Patients with Progressive Neurological Conditions. Cham, Springer, 2020, pp. 7–15. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23277-1_2
  12. Min G., Zhou G., Schapira M., Sun T.-T., Kong X.-P. Structural basis of urothelial permeability barrier function as revealed by Cryo-EM studies of the 16 nm uroplakin particle. J. Cell Sci., 2003, vol. 116, pp. 4087–4094. https://doi.org/10.1242/jcs.00811
  13. Irwin D. E., Kopp Z. S., Agatep B., Milsom I., Abrams P. Worldwide prevalence estimates of lower urinary tract symptoms, overactive bladder, urinary incontinence and bladder outlet obstruction. BJU Int., 2011, vol. 108, pp. 1132–1138. https://doi.org/10.1111/j.1464-410X.2010.09993.x
  14. Tyagi P., Tyagi S., Kaufman J., Huang L., Miguel F. de Local Drug Delivery to Bladder Using Technology Innovations. Urol. Clin. North Am., 2006, vol. 33, pp. 519–530. https://doi.org/10.1016/j.ucl.2006.06.012
  15. Fang J., Wu P., Fang C., Chen C. Intravesical delivery of 5‐aminolevulinic acid from water‐in‐oil nano/submicron‐emulsion systems. J. Pharm. Sci., 2010, vol. 99, pp. 2375–2385. https://doi.org/10.1002/jps.22006
  16. Saveleva M. S., Lobanov M. E., Gusliakova O. I., Plastun V. O., Prikhozhdenko E. S., Sindeeva O. A., Gorin D. A., Mayorova O. A. Mucoadhesive Emulsion Microgels for Intravesical Drug Delivery: Preparation, Retention at Urothelium, and Biodistribution Study. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2023, vol. 15, iss. 21, pp. 25354–25368. https://doi.org/10.1021/acsami.3c02741
  17. Chen T.-Y., Tai Y.-Y., Chang L.-C., Wu P.-C. Fabrication, optimisation and evaluation of cisplatin-loaded nanostructured carriers for improved urothelium permeability for intravesical administration. J. Microencapsul., 2021, vol. 38, pp. 405–413. https://doi.org/10.1080/02652048.2021.1957037
  18. Cannon J. B., Shi Y., Gupta P. Emulsions, microemulsions, and lipid-based drug delivery systems for drug solubilization and delivery–Part I: Parenteral applications. In: Liu R., ed. Water-insoluble drug formulation. CRC Press, 2018, pp. 211–245. https://doi.org/10.1201/9781315120492-10
  19. Singh Y., Meher J. G., Raval K., Khan F. A., Chaurasia M., Jain N. K., Chourasia M. K. Nanoemulsion: Concepts, development and applications in drug delivery. J. Control. Release, 2017, vol. 252, pp. 28–49. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2017.03.008
  20. Simovic S., Prestidge C. A. Nanoparticle layers controlling drug release from emulsions. Eur. J. Pharm. Biopharm., 2007, vol. 67, pp. 39–47. https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2007.01.011
  21. Buyukozturk F., Benneyan J. C., Carrier R. L. Impact of emulsion-based drug delivery systems on intestinal permeability and drug release kinetics. J. Control. Release, 2010, vol. 142, pp. 22–30. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2009.10.005
  22. Ming Y., Xia Y., Ma G. Aggregating particles on the O/W interface: Tuning Pickering emulsion for the enhanced drug delivery systems. Aggregate, 2022, vol. 3, iss. 2, art. e162. https://doi.org/10.1002/agt2.162
  23. Tyagi P., Wu P.-C., Chancellor M., Yoshimura N., Huang L. Recent Advances in Intravesical Drug/Gene Delivery. Mol. Pharm., 2006, vol. 3, pp. 369–379. https://doi.org/10.1021/mp060001j
  24. Schneider C. A., Rasband W. S., Eliceiri K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat. Methods, 2012, vol. 9, pp. 671–675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089
  25. Animal Cell Culture Guide. Available at: https://www.atcc.org/resources/culture- guides/animal- cell-culture-guide (accessed September 1, 2024).
  26. Ostojić S., Pavlović M., Živić M., Filipović Z., Gorjanović S., Hranisavljević S., Dojčinović M. Processing of whey from dairy industry waste. Environ. Chem. Lett., 2005, vol. 3, pp. 29–32. https://doi.org/10.1007/s10311-005-0108-9
  27. Armetha V., Hariyadi P., Sitanggang A. B., Yuliani S. The stability of whey protein-stabilized red palm oil emulsion from a rheological perspective. Ann. Univ. Dunarea Jos Galati. Fascicle VI – Food Technol., 2022, vol. 46, pp. 35–49. https://doi.org/10.35219/foodtechnology.2022.2.03
  28. Standard I. Biological evaluation of medical devices – Part 5: Tests for in vitro cytotoxicity. Geneve, Switzerland, International Organization for Standardization, 2023, pp. 1–11.
  29. Sakaeda T., Hirano K. O/W Lipid Emulsions for Parenteral Drug Delivery. III. Lipophilicity Necessary for Incorporation in Oil Particles Even After Intravenous Injection. J. Drug Target., 1998, vol. 6, pp. 119–127. https://doi.org/10.3109/10611869808997887
  30. Hippalgaonkar K., Majumdar S., Kansara V. Injectable Lipid Emulsions–Advancements, Opportunities and Challenges. AAPS PharmSciTech, 2010, vol. 11, pp. 1526–1540. https://doi.org/10.1208/s12249- 010-9526-5
  31. Chansri N., Kawakami S., Yamashita F., Hashida M. Inhibition of liver metastasis by all-trans retinoic acid incorporated into O/W emulsions in mice. Int. J. Pharm., 2006, vol. 321, pp. 42–49. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.05.008
  32. Huang X., Ma Y., Li Y., Han F., Lin W. Targeted Drug Delivery Systems for Kidney Diseases. Front. Bioeng. Biotechnol., 2021, vol. 9, art. 683247. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.683247
  33. Minamiguchi K., Tanaka T., Nishiofuku H., Fukuoka Y., Taiji R., Matsumoto T., Saito N., Taguchi H., Marugami N., Hirai T., Kichikawa K. Comparison of embolic effect between water‐in‐oil emulsion and microspheres in transarterial embolization for rat hepatocellular carcinoma model. Hepatol. Res., 2020, vol. 50, pp. 1297–1305. https://doi.org/10.1111/hepr.13561
  34. Tao S., Lin B., Zhou H., Sha S., Hao X., Wang X., Chen J., Zhang Y., Pan J., Xu J., Zeng J., Wang Y., He X., Huang J., Zhao W., Fan J.-B. Janus particle-engineered structural lipiodol droplets for arterial embolization. Nat. Commun., 2023, vol. 14, art. 5575. https://doi.org/10.1038/s41467-023-41322-6
Поступила в редакцию: 
12.05.2024
Принята к публикации: 
02.09.2024
Опубликована: 
31.03.2025
  • 53 просмотра