Otyłość stała się jednym z najpilniejszych globalnych wyzwań zdrowotnych, a jej występowanie stale rośnie zarówno w krajach rozwiniętych, jak i rozwijających się. Według Światowej Organizacji Zdrowia, w 2016 roku ponad 650 milionów dorosłych zostało sklasyfikowanych jako otyłe, a w 2022 roku około 43% dorosłych w wieku ≥18 lat miało nadwagę, a 16% żyło z otyłością1. Otyłość jest ściśle związana z zespołem metabolicznym, chorobami sercowo-naczyniowymi, cukrzycą typu 2 oraz kilkoma nowotworami, co stanowi znaczne obciążenia społeczno-ekonomiczne i zdrowotne 2,3. Obecne strategie terapeutyczne, w tym ograniczenia diety, ćwiczenia, farmakoterapia i chirurgia bariatryczna, przynoszą jedynie częściowe i często przejściowe korzyści. Metody te często cierpią na słabe przestrzeganie przez pacjentów, ograniczoną długoterminową skuteczność, wysoką inwazjność oraz niepożądane skutki uboczne 4,5. W związku z tym istnieje pilna potrzeba bezpiecznych, skutecznych i dostosowanych do pacjenta terapii lokalnych w zarządzaniu otyłością.
Naturalne związki bioaktywne zyskują coraz większe zainteresowanie jako środki przeciwotyłe ze względu na swoje wielokierunkowe działanie i ogólnie korzystne profile bezpieczeństwa. Na przykład rutyna, flawonoidowy glikozyd, wykazuje antylipogeniczne i metaboliczne działanie regulacyjne poprzez hamowanie adipogennych czynników transkrypcyjnych i wspieranie biogenezy mitochondrialnej6. Kapssaicyna, intensywny składnik papryczek chili, zgłaszano, że zwiększa zużycie energii, indukuje brązowienie białej tkanki tłuszczowej oraz hamuje akumulację lipidów poprzez aktywację sygnału przejściowego potencjału receptorowego vanilloid 1 (TRPV1) 7,8. Jednak kliniczne tłumaczenie tych związków jest utrudnione przez słabą rozpuszczalność w wodzie, niską biodostępność doustną, szybki metabolizm oraz, w przypadku kapsaicyny, podrażnienie przewodu pokarmowego po spożyciu9.
Systemy dostarczania leków oparte na nanotechnologii oferują obiecujące rozwiązania tych ograniczeń. Liposomy, nanocząstki polimerowe oraz nanonośniki białkowe mogą znacząco poprawić rozpuszczalność, stabilność i pobieranie przez komórki10. W szczególności α-laktalbumina, białko mleka pochodzące z żywności, może być częściowo hydrolizowana do peptydów amfifilowych, które samoorganizują się w nanomicele zdolne do okapsowania hydrofobowych cząsteczek, takich jak kapsaicyna11. Wykazano, że nanostruktury α-laktalbuminy zwiększają rozpuszczalność, stabilność i biodostępność różnych hydrofobowych bioaktywów w macierzach spożywczych i farmaceutycznych12,13. Niemniej jednak, systemowe podawanie nanonośników może nadal prowadzić do dystrybucji w tkankach poza celem i potencjalnej toksyczności systemowej14.
Technologia mikroigieł (MN) stała się platformą minimalnie inwazyjną, przyjazną pacjentom do dostarczania leków przez skórę. Rozpuszczalne MN przygotowane z biokompatybilnych polimerów, takich jak kwas hialuronowy (HA) i poliwinylalkohol (PVA), mogą bezbolesnie przenikać przez warstwę rogówki, rozpuszczać się po wszczepieniu i umożliwiać precyzyjne lokalne osadzanie leków w tkankach docelowych15,16. Łączenie nanonośników z MN dodatkowo zwiększa gromadzenie leków w tkance tłuszczowej podskórnej, jednocześnie zmniejszając ekspozycję ogólnoustrojową i skutki uboczne17. Co ważne, rozpuszczające plastry MN oparte na HA- i PVA są rozwijane w kierunku zastosowań klinicznych do transdermalnego podawania szczepionek i biofarmaceutyków, wykazując korzystne bezpieczeństwo, akceptację przez pacjentów oraz możliwość produkcji w skali18.
Bazując na tych postępach, niniejsze badanie opisuje wytwarzanie rozpuszczalnych plastrów MN wypełnionych nanomicelami α-laktalbuminy kapsaicyną. W tym protokole α-mlekalbumina rozpuszcza się w dawce 6 mg/mL i enzymatycznie hydrolizuje, tworząc peptydy amfifilowe, które samoorganizują się w nanomicele wypełnione kapsaicyną. Nanomicele są wbudowane w matrycę HA/PVA (po 5% w/v każda) i odlewane w formy polidimetylosiloksanu (PDMS), tworząc matryce 10 × 10 MN o wysokości igły 600 μm, konfigurację kompatybilną ze standardowymi procesami mikroformowania i łatwo skalowalną do większych, ludzkich łatek. Oczekuje się, że ten zintegrowany projekt poprawi rozpuszczalność i stabilność kapsaicyny, zapewni uwalnianie reagujące na pH w tkance tłuszczowej oraz zwiększy lokalną skuteczność przeciwotyłą in vivo poprzez promowanie brązowienia tkanki tłuszczowej, hamowanie lipogenezy oraz poprawę parametrów metabolicznych układowych. Wykorzystując α-laktalbuminę o jakości spożywczej oraz klinicznie zaawansowane materiały rozpuszczające MN, platforma ta oferuje translacyjnie istotną, minimalnie inwazyjną strategię, którą można dostosować do plastrów na skalę człowieka do samodzielnie stosowanej, lokalnej terapii otyłości.