上图：通过相倒置和药物通过扩散和植入物降解形成固体植入物的说明。下图:模型预测，注射2毫升和3毫升的CAB可使血浆中CAB浓度分别维持在保护人类免受艾滋病毒感染所需的水平以上4个月和5个月。
对于感染艾滋病毒的高风险人群来说，每天没有服用预防艾滋病毒的药物可能会产生严重后果。在某些情况下，多次漏服或错过服用时间不仅无法很好的抑制HIV在体内的复制，还可能产生耐药性等问题。
自2017年以来，北卡大学/北卡州立大学生物医学工程联合系副教授Rahima Benhabbour，博士，MSc的实验室一直与疾病控制和预防中心(CDC)的研究团队合作，由J. Gerardo García-Lerma, MSc,Ph.D.， Ivana Massud, ph .，和CharlesDobard, dr .等人组成，开发一种可注射植入物，可以将HIV暴露前预防(PrEP)药物长时间释放到体内。
他们发表在《自然通讯》上的最新研究表明，该团队的最新配方可以提供长达6个月的完全保护。
Benhabbour说:“这是我们第一次在长时间的PrEP猕猴模型中显示出对多种病毒挑战的100%保护。我们的目标是使用这项技术，每年注射一次或两次，可以自我管理。”
每日口服PrEP已被证明在预防艾滋病毒感染方面非常有效，但持续服用是最有效的。坚持每日服用的生活方式可能很有挑战性，因此，研究人员正在开发没有日常负担的长效PrEP药物和技术。
Benhabbour一直专注于精炼注射剂中所含的配方。他们过去的研究产生了一种由溶剂体系、可生物降解聚合物和感兴趣的药物组成的配方。Cabotegravir是研究人员选择的一种整合酶抑制剂。
一旦将配方注射到皮肤中，溶剂成分就会被周围环境吸收。剩下的是生物可降解聚合物和药物的固体植入物。药物通过两种机制释放:聚合物的扩散和降解。这种配方的关键方面是随着时间的推移缓慢释放药物，同时仍然有足够高的浓度来提供充分的保护。
虽然这项技术很可靠，但过去的配方迭代并没有达到研究人员想要的药物血浆水平。他们无法达到抗逆转录病毒药物的既定基准，以实现对猕猴精液HIV (SHIV)感染的保护。因此，他们重新设计了配方，结果在多个方面都超出了预期。
第一个成功是药物的爆发性释放显著降低。
Benhabbour说:“爆炸释放是我们在这种注射剂中配制的任何药物中所见过的最低的。”“重要的是在注射时保持低爆发释放，以减轻由于暴露于高剂量药物而引起的安全问题，如果爆发量太高。低爆发也使药物在体内持续时间更长，前提是初始药物水平足以达到保护作用。”
这种配方的另一个好处是，如果由于任何不良反应或突破性感染而需要终止治疗，可以移除小植入物。他们最近的实验发现，一旦植入物从体内取出，血浆中的药物水平迅速下降。
对于Benhabbour来说，“锦上锦花”是猕猴挑战的功效结果。猕猴的免疫系统与人类相似，它们通过直肠途径感染了猿猴HIV病毒。直肠暴露是最有效的艾滋病毒感染途径之一。
在这项研究中，6只猕猴在几个月的时间里每周都暴露在SHIV中。尽管总共进行了38次挑战，但没有一只猕猴感染了猿类艾滋病病毒。
当确定剂量对猕猴有效时，由北卡罗来纳大学Eshelman药学院药物治疗和实验治疗学部门的助理教授Mackenzie Cottrell，药学博士，MS.来模拟人类的保护长度。她的模型估计，给猕猴注射相同剂量的药物，可以在人体内停留5.6个月。
他们研究的下一步是将这项技术应用于人类。
More information: Isabella C. Young et al,Ultra-long-acting in-situ forming implants with cabotegravir protect femalemacaques against rectal SHIV infection, Nature Communications (2023).