Наносервис: доставка лекарства прямо в клетку

Создать лекарство просто, труднее - доставить <br> его по назначению Создать лекарство просто, труднее - доставить
его по назначению

Крошечные, разлагаемые микроорганизмами частицы, наполненные лекарством, могут также стать решением некоторых больших проблем человеческого здоровья, включая рак и туберкулез. Их секрет — в размере упаковки.

Исследователи из Принстонского Университета (Princeton University) создали частицы, которые могут доставлять лекарство глубоко в раковые клетки или больные клетки легких и не затрагивать здоровые клетки. Только от 100 до 300 нм шириной — более чем в 100 раз тоньше, чем человеческий волос — частицы могут быть загружены лекарством или меткой, например, золотом или магнетитом, для усиления возможностей компьютерной томографии и магнитного резонанса.

«Стык материаловедения и химии позволяет продвинуться так, как никогда не было возможным», — сказал Роберт Прадхомм (Robert Prud'homme), профессор химической технологии университета города Принстон (Princeton University) и директор Национального Научного Общества США (National Science Foundation). «Ни у кого еще не было хорошего способа встроить лекарства или метки в наночастицы».

Прадхомм представил доклад с названием «Как влияет размер на задержание наноматериалов в ткани» на встрече Национальной Академии Наук по наноматериалам в биологии и медицине в Вашингтоне 11 апреля.

Новый метод, названный «Мгновенное наноосаждение» позволяет исследователям смешивать лекарства и материалы, которые инкапсулируют их. Подобные методы смешивания использовались и раньше, чтобы создать новые выгодные фармацевтические продукты. Команда из Принстонского Университета, которая включает профессоров химической технологии Янниса Кеврекидиса (Yannis Kevrekidis) и Атанасиоса Панагитопопулоса (Athanassios Panagiotopoulos), является первой, которая применила данную технологию к созданию наночастиц, частиц размером в несколько миллиардных метра.

«Наночастицы являются слишком большими, чтобы пройти через мембрану нормальных клеток, но они легко пройдут через большие дефекты в капиллярах, возникающих при быстром росте опухолей», — сказал Прадхомм.

Профессор ПрадхоммРис. 1. Профессор Прадхомм

«Частицы такого размера также могли бы улучшить доставку вдыхаемых лекарств, потому что они являются достаточно большими, чтобы остаться в легких, но слишком маленькими, чтобы выводится системой очищения легких». Это свойство могло бы увеличить эффективность ингаляционных систем прививок «без иглы».

Исследовательская группа Прадхомма является частью Grand Challenges в исследовательском проекте Global Health, возглавляемом Дэвидом Эдвардсом (David Edwards) из Гарвардского Университета (Harvard University) и основанным Биллом Гейтсом и его женой фондом Bill & Melinda Gates Foundation для развития аэрозольных вакцин против туберкулеза и дифтерии, использующих наночастицы.

Успех наноосаждения зависит в значительной степени от факта, что некоторые молекулы являются гидрофобными, в то время как другие — гидрофильными. Гидрофобные вещества, типа масла, плохо смешиваются с водой. Много фармацевтических препаратов, включая современные препараты от рака, являются гидрофобными, что мешает доставлять лекарства через кровь, которая состоит в основном из воды.

В методе наноосаждения два потока жидкости направляются друг к другу в ограниченной области. Первый поток состоит из органического растворителя, который содержит лекарства и метки, а так же молекулы полимеров. Цепь полимера походит на ожерелье жемчуга, половина из которого гидрофобна, а другая гидрофильна. Второй поток жидкости содержит чистую воду.

Когда потоки сталкиваются, гидрофобные лекарства, металлические метки и полимеры осаждаются из раствора, так как не растворимы в воде. Полимеры немедленно самособираются вокруг лекарства или метки, образуя покрытие с внешней растянутой гидрофильньной частью и внутренней гидрофобной частью, куда попадает и лекарство. Тщательно регулируя концентрации веществ и скорость смешения, исследователи могут контролировать размер наночастиц.

Растянутый гидрофильньный слой полимера препятствует коагуляции частиц и предотвращает распознавание иммунной системой, давя возможность им циркулировать вместе с кровотоком. Гидрофобная внутренняя часть частиц гарантирует, что они не будут разрушены окружающей водой, хотя молекулы воды с течением долгого времени разрушат наночастицы, уничтожая лекарство.

Один из видов доставки лекарствРис. 2. Один из видов доставки лекарств
с помощью наночастиц

В идеале, частицы должны сохраняться хотя бы от 6 до 16 часов после того, как они введены внутривенно, Прадхомм предполагает, что этого будет достаточно, чтобы достичь клеток опухоли, с которыми они столкнуться, путешествуя по телу.

В лаборатории определено точно время, которое требуется для разрушения наночастиц водой. Ученые сделали частицы еще более стойкими к ранней деградации, добавляя гидрофобные вещества, включая витамин Е, к лекарствам и меткам перед заключением их в частицы. Дальнейшее улучшение метода идет полным ходом.

Метод Прадхомм по существу является противоположностью предыдущих методов, направленных на улучшение доставки препарата, в которых гидрофильные молекулы добавлялись к лекарствам, чтобы сделать их более растворимыми в воде. «В дальнейшем нужно улучшать наш метод так, чтобы лекарств пребывали в наших наночастицах, пока мы хотим», — сказал он.

Кроме размера, который определяет доступ только к раковым клеткам, в команде работает профессор механики и космической технологии Воль Собоежо (Wole Soboyejo) над созданием наночастиц, которые имеют определенные активные молекулы на своих поверхностях. Такие частицы будут связываться с веществами, которые в раковых клетках больше, по сравнению со здоровыми.

Над проблемой также работают исследователи: Кристофер Макоско (Christopher Macosko), профессор химической технологии и материаловедения в университете штата Миннесота, Родни Фокс (Rodney Fox) и Гленн Мэрфи (Glenn Murphy), профессора химической и биологической технологии в государственном университете Айовы.

Дмитрий Лещев

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (2 votes)
Источник(и):

1. Princenton University: Little lifesavers: Nanoparticles improve delivery of medicines and diagnostics



vik-esepyonok аватар

Здравствуйте Уважаемые Коллеги!Очень интересная и актуальная тема,но с какой строны посмотреть.Наука двигается вперед и в строну.Почемуто во всех статьях лечат рак,чуму, и т.д…,но забыли,что надо лечить больной организм,а не рак.И сколько Вы не доставляйте больным клеткам лекарство- все будет бестолку. У болезни есть инфекционное начало,которое следует ликвидировать-иначе все возвращается на круги своя.Статья будет очень интересна для тех ,кто забыл школьную биологию.См.strep6.sitecity.ru.С уважением Виктор

Anonymous аватар

в ЛЮБОМ СЛУЧАЕ НЕОБХОДИМО ЛЕЧИТЬ СВОЕ БИО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ПОЛЕ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ТЕЛО, АУРУ, ДУШУ ЕСЛИ ХОТИТЕ СВОЕЙ СИЛОЙ ДУХА И БОЛЕЗНЬ ОТСТУПИТ.НУЖНО ВЕРИТЬ В СЕБЯ И В СВОИ СИЛЫ!

Anonymous аватар

В любом случае необходимо проверять, не нажат ли Caps Lock, прежде чем отправлять сообщение. Свои эзотерические теории расскажи родителям тех малых, которых каждый день то тут, то там косит рак:(.

Anonymous аватар

Рак в любом, случае не просто так косит…А вы задумывались, почему одних косит, а других нет????Почему одни вырываются из его лап, а другие сдаются и покоряются?В любом случае, вы не предложили альтернативу, хамством, злостью и грубостью здесь не помочь. Пусть простит Вас Бог, и будьте счастливы и здоровы.. А родителям больных деток я бы посоветовала пробовать все. И нетрадиционные методы, и йогу,и медикаментозное лечение,и , конечно, огромную веру в победу, и силу духа, не сломаться, надеяться и верить.

artyukhov аватар

Таких советчиков поменьше бы…

Категории статьи