Чип-имплантат для инъекций впервые испытан на людях

Американцы провели успешные клинические тесты прибора, который вводит в организм пациента нужные препараты по заранее составленной программе или по радиосигналу извне.

Экспериментальный «беспроводный прибор с микрочипом для поставки лекарств» (Wireless Microchip Drug Delivery Device) — детище группы учёных из Массачусетского технологического института и созданной ими компании MicroCHIPS.

Корпус имплантата выполнен из биосовместимых материалов. Его размеры составляют 3 х 5 х 1 сантиметр. Запрограммированный и заправленный лекарствами аппарат имплантируется под кожу владельца на выбранном участке (в данных тестах – в районе талии) под местным наркозом. Операция занимает менее 30 минут.

По габаритам приборчик не намного крупнее флэшки. От его присутствия в теле пациента не должно быть особого дискомфорта (фото MicroCHIPS).

В центре прибора расположен собственно чип с лекарствами. Они размещены в 20 микроскопических ампулах, покрытых очень тонкой мембраной из платины и титана. Их абсолютная герметичность гарантирует сохранность даже сравнительно нестойкого препарата в течение большого срока.

Когда электроника подаёт на ампулы слабый ток, их металлическая стенка всего за 25 микросекунд плавится и лекарство выпускается в организм. Оно тут же всасывается капиллярами, окружающими имплантат.

Преимуществ у такой технологии поставки лекарств несколько.

Во-первых, энное время пациенту не нужно посещать доктора или медсестру, либо делать подкожные инъекции самому. А это важно, если курс лечения подразумевает ежедневный приём препарата или, допустим, через день.

Тем более что 20 доз – это только начало, учёные уже работают над версией прибора, которая будет содержать 400 доз. Их должно хватить на год с лишним даже при ежедневном срабатывании, а при более редком «расписании» — и на несколько лет.

Во-вторых, чип не пропустит укол по забывчивости или из-за нехватки времени.

В-третьих, чип каждый раз выдаёт очень точно дозированную порцию препарата, точнее, чем с любым шприцем.

В-четвёртых, чип может содержать несколько разных лекарств и выпускать их в сложной последовательности либо по заранее составленному плану, либо даже по командам извне.

Упрощённая схема работы прибора (иллюстрация MicroCHIPS).

"Вы можете буквально получить целую аптеку на чипе, — говорит один из авторов проекта Роберт Лангер (Robert Langer), лауреат премии Millennium Technology Prize 2008. — Появляется возможность удалённо контролировать доставку лекарств, можно сделать пульсирующий впрыск, осуществима поставка пациенту несколько препаратов".

С внешним миром имплантат общается по двухстороннему радиоканалу на частоте стандарта Medical Implant Communication Service (MICS). Текущая версия срабатывает на расстоянии нескольких сантиметров от передатчика, но создатели прибора планируют расширить этот диапазон.

Сам передатчик, «разговаривающий» с вживлённым чипом, подключён к компьютеру. Врач может удалённо программировать работу имплантата, менять план лечения прямо на ходу, а также отслеживать выполнение поставленной задачи.

Основные изобретатели чипа — профессора Майкл Сима (Michael Cima, слева) и Роберт Лангер — работают в институте исследования рака имени Дэвида Коха (KI) Массачусетского технологического института. Неудивительно, что своему изобретению они прочат успех и в этой области медицины (фото M. Scott Brauer/ MIT).

Первые клинические испытания прибора стартовали в Дании в январе 2011 года. Устройства имплантировали восьми женщинам в возрасте от 65 до 70 лет, страдавшим остеопорозом. Их имплантаты MicroCHIPS содержали, соответственно, гормон терипаратид – лекарство, необходимое для противодействия потере костной ткани.

Приборы были запрограммированы на выпуск до 20 доз препарата, по одной в день. Учёные отслеживали фармакокинетику вещества, показав, что она более стабильная и равномерная, чем в случае обычных ежедневных уколов (сказалась пунктуальность электроники).

Также оценивалась и фармакодинамика — фактическое действие лекарства по защите костей. Качественно и количественно она оказалась идентична традиционным подкожным инъекциям терипаратида.

Только один небольшой момент чуть омрачил этот успех – один из восьми приборов отказал (трудно в этом винить разработчиков – всё же перед нами лишь экспериментальные экземпляры новой техники). Но зато остальные семь устройств прекрасно справились с заданием.

Устройство можно имплантировать в различные места. Но предпочтительнее – область живота. Тесты показали, что прибор нормально работает при контакте с тканями организма. На крупном снимке хорошо виден встроенный в имплантат чип с 20 микроампулами (фотографии MicroCHIPS, M. Scott Brauer/ MIT).

Приборы MicroCHIPS оставались в теле пациентов в течение четырёх месяцев. Медики не выявили никаких нежелательных реакций ни на имплантат, ни на выпускаемый им препарат.

Сами подопытные отметили, что устройство MicroCHIPS не повлияло на качество их жизни, более того, они нередко вообще забывали о нём. (Подробности этих испытаний можно найти в статье в Science Translational Medicine.)

Добавим несколько слов об истории этой разработки. Идея чипа-имплантата для запрограммированного выпуска лекарств пришла в голову Лангеру и его коллеге Майклу Симе около 15 лет назад. Они начали разработку прибора, скооперировавшись с Джоном Сантини (John Santini), тогда ещё студентом.

Десять лет назад эта работа вылилась в построение ранних прототипов MicroCHIPS, испытанных на животных, а также в открытие одноимённой компании, в руководство которой вошли Сима и Лангер. Теперь же учёные добрались до испытаний прибора на больных.

Майкл и Роберт постоянно напоминают основной мотив всего проекта – строгое соблюдение режима введения препарата. Многим пациентам сложно его придерживаться самостоятельно, а ведь выполнение такого плана важно для успешности терапии (фото M. Scott Brauer/ MIT).

Параллельно авторы устройства разработали аналогичный имплантат, контролирующий уровень глюкозы в крови.

В перспективе подобные чипы можно будет совместить в одном корпусе. Тогда вживлённый аппарат сможет сам менять программу выпуска лекарств в зависимости от состояния подопечного.

По мнению создателей имплантата MicroCHIPS, он должен помочь вступить в новую эру телемедицины. «На данный момент медики использовали этот имплантат для лечения остеопороза, — объясняет Лангер, — однако есть много других возможных применений: вакцинации, лечение рассеянного склероза и рака, подавление хронических болей».

В дальнейших планах команды Роберта – постройка новых моделей и дальнейшие тесты на людях. Выход серийной версии прибора на рынок ожидается лет через пять.