Международная группа исследователей при участии физиков из МГУ имени М.В. Ломоносова разработала совершенно новый тип носителя лекарств для их адресной доставки к больному органу — гелевые нанокапсулы с двойной оболочкой. Результаты работы ученые опубликовали в журнале Scientific Reports, а коротко о ней сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру».
Адресной доставкой лекарств ученые занимаются уже давно, множество лабораторий мира работают над их созданием, поскольку перспективы этого направления огромны. Создано множество «наноэкипажей» для доставки лекарств по нужному адресу, но перед учеными все еще стоит множество проблем. Главной из них многие исследователи считают проблему того, как заставить лекарство начинать действовать только тогда, когда оно попадет в нужное место.
«Многие существующие носители инкапсулируют лекарства за счет дальнодействующего электростатического взаимодействия – заряд носителя противоположен заряду лекарства. У нас же никакой электростатики нет, все здесь контролируется температурой – и заполнение внутренней полости, и ее запирание, и высвобождение ее содержимого там, где это требуется. Поэтому сами лекарства могут быть как заряженными, так и нейтральными», — комментирует один из российских соавторов статьи, доктор физико-математических наук Игорь Потемкин.
По словам авторов статьи, существуют и другие стимулы для высвобождения лекарств, например, внешнее магнитное поле, кислотность среды (pH), однако в каждом случае, как и в случае с электростатикой, исследователи сталкиваются с проблемой преждевременного выпуска лекарств.
Ученые решили использовать структуры, которые ранее практически не исследовались, – гелевые нанокапсулы. Основной проблемой, прежде резко снижавшей интерес к ним, было то, что такие капсулы, едва появившись, тут же слипались со своими соседками (теряли коллоидную стабильность) при попытке «загрузки» их лекарствами, что делало доставку невозможной (или малоэффективной). Ученым удалось решить эту проблему, создав носитель, внутренняя полость которого, словно яйцо с двумя скорлупами, окружена двумя оболочками разного химического состава. Внешняя пористая оболочка играет защитную (стабилизирующую) роль и препятствует слипанию нанокапсул, а поры внутренней оболочки могут открываться и закрываться в зависимости от температуры за счет изменения взаимодействия между ее мономерными звеньями.
В момент заполнения полости поры открыты, и лекарство всасывается в нее как в губку, затем температура меняется, поры внутренней оболочки закрываются, и лекарство отправляется в путь. В дальнейшем поры смогут открыться вновь только там, где это позволит температура.
Приготовление двухслойных капсул в этом эксперименте сводилось к послойному синтезу двух полимерных оболочек разного химического состава вокруг ядра из оксида кремния, а по окончании синтеза это ядро химическим образом растворялось, оставляя вместо себя пустое пространство.
Основная трудность этой работы заключалась в том, что исследователи во многом шли вслепую, не зная наверняка, как поведет себя их нанокапсула, не «схлопнется» ли ее полость, оставшаяся после удаления кремниевого ядра, достаточного ли размера окажутся поры оболочек для того, чтобы всосать в себя транспортируемое вещество, а затем высвободить его там, где требуется, надежно ли оно будет заперто во время транспортировки. К счастью, все эти опасения оказались напрасными – в ответ на изменения температуры поры открывались и закрывались, содержимое капсул практически не терялось, а внутренняя полость не схлопывалась.