Для разработки устройств, позволяющих осуществлять направленную доставку лекарств в организме человека, исследователи протестировали ряд частиц, созданных из смеси полимеров и белков.

Белки могут считаться идеальными материалами для доставки лекарственных препаратов благодаря их идеальной биологической совместимости, однако из-за гидрофильности белков и их растворимости в воде, в крови частицы-переносчики лекарственных препаратов могут разрушаться, не достигая своей цели.

Комбинация белков с полимерными материалами позволила настроить свойства капсулы-переносчика лекарственного препарата таким образом, что носитель не разрушается до вхождения в клетку, где они распадаются, высвобождая полезную нагрузку.

Терапевтические средства на основе малых интерферирующих рибонуклеиновых кислот (ми-РНК) отличаются значительным зарядом, что затрудняет инкапсуляцию этих препаратов в частицу для доставки, и Джозеф ДеСимон (Joseph DeSimone) из Университета Северной Каролины предположил, что

наилучшим материалом для переноса ми-РНК могут стать белки, однако при условии, что удастся создать полимерную матрицу-переносчик, растворимую внутри клетки, но нерастворимую вне клетки.

Исследователи из группы ДеСимона смогли добиться такой селективной растворимости за счет сшивки полимеров, образующих частицу-переносчик. Для сшивки применялся дитио-бис(этил 1H-имидазол-1-карбоксилат), сшивающий белковые нити за счет взаимодействия со свободными аминогруппами. Такая сшитая белковая система содержит дисульфидную связь, которая расщепляется в присутствии восстановителей, находящихся внутри клетки – именно поэтому при попадании в клетку частица разрушается, высвобождая ми-РНК или другую нагрузку. Более того, при разрушении дисульфидной связи сшивающая белки молекула отщепляется от аминогруппы, и белки регенерируются в исходном состоянии.

Для проверки возможностей методики сшивки белков исследователи получили частицы с помощью ранее разработанного в их группе подхода – в качестве клея, «сшивающего» молекулы бычьего сывороточного альбумина, они использовали глицерин и α-D-лактозу. Затем они загрузили полученные капсулы молекулой м-РНК, кодирующий синтез фермента хлорамфецинолацетилтрансферазы. На следующем этапе исследователи поместили полученные частицы в раствор дитио-бис(этил 1H-имидазол-1-карбоксилата), который выступил в роли сшивки, а затем – добавили агент трансфекции, который служил для облегчения прохода частиц сквозь мембраны клетки. Эксперименты с клетками линии почек обезьян показали, что

клетки, обработанные новой системой получили возможность к экспрессии фермента, что доказало успешный перенос РНК в клетку.