В ЮФУ начали разработку нанокапсул для адресной доставки лекарств — Naked Science
11 минут
ЮФУ
1

В ЮФУ начали разработку нанокапсул для адресной доставки лекарств

4.5

Ученые ЮФУ разрабатывают новые наноразмерные контейнеры для хранения, адресной доставки и контролируемой дозировки препаратов. И это крайне актуальная задача, как в лечении раковых опухолей, так и в период борьбы с пандемией Covid-19.

В ЮФУ начали разработку наноразмерных капсул для адресной доставки лекарств / ©Getty images

Результаты работы опубликованы в журнале Molecular Sciences. Пустой холодильник – давно не преграда на пути к утолению вечернего голода в век информационных технологий. Все мы привыкли к желто-зеленым цветам униформы курьеров, которые привозят ароматную пиццу или горячие роллы прямо к нам в квартиру. Однако, мы бы очень удивились, если бы для утоления нашего голода горячие роллы привозили на весь многоквартирный дом, при этом каждому нужно было бы их съесть. А как быть с заказом соседа со второго этажа — пиццей с перчиком халапеньо?

Как же просто живется нам, и как непросто – нашим клеткам. Ведь сейчас при лечении заболеваний пиццу с перчиком халапеньо отправляют всем жильцам нашего многоэтажного организма, что требуется далеко не всегда. Чтобы решить эту проблему, в Южном федеральном университете разрабатывают новые наноразмерные контейнеры для хранения, адресной доставки и контролируемой дозировки препаратов. Ключевая часть системы — наночастицы металл-органических полимеров, своего рода молекулярных губок. Они, подобно обычным губкам, способны вбирать в себя лекарственные препараты, доносить по кровеносной системе до того места, где они нужны, и, при определенных условиях, «выжиматься» – выпускать их из своих пор.

«Не каждый пористый металл-органический полимер подходит для доставки лекарственных средств. К основным требованиям, предъявляемым к капсулам, относятся наноразмерность и низкая токсичность. Материалы, каркас которых не разрушается в организме, и пористые полимеры, которые разлагаются на биогенные (то есть нетоксичные) компоненты, обычно рассматривают как перспективные капсулы для адресной доставки лекарств», – рассказал кандидат физико-математических наук Михаил Солдатов.

На основании этого критерия ученые Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета выбрали три вида металл-органических каркасов: UiO-66 (терефталат циркония), MIL-88a (фумарат железа) и MIL-100 (бензол-1,3,5-трикарбоксилат железа). На первом этапе исследования были разработаны методики синтеза, позволяющие получить эти материалы в виде пористых наночастиц. Так был разработан новый электрохимический метод получения MIL-88a, который не требует повышенных давлений и температур, и продолжается всего 30 минут.

К важными плюсам предложенного синтеза можно отнести и то, что получаемые частицы не токсичны, биосовместимы, а их размеры не превышают 200 нм. MIL-88a был также получен с помощь микрофлюидного синтеза. Для этого была разработана и собрана автоматическая система дозирования, которая с высокой точностью и повторяемостью управляет проведением химических реакций.

С ее помощью была оптимизирована методика получения микрочастиц MIL-88a. Анализ синтезированного материала показал высокую кристалличность, монодисперсную пористость и высокую степень чистоты кристаллов. Также в рамках проекта были разработаны методики синтеза UiO-66 для биомедицинского применения. Полученные частицы отличаются высокой пористостью и стабильностью, могут образовывать устойчивые водные суспензии, а размер частиц данных материалов лежит в диапазоне 40-80 нм.

Для снижения иммунного ответа наночастицы часто покрывают биосовместимыми полимерами. Для UiO-66 была разработана методика модификации поверхности наночастиц полиэтиленгликолем. Разработанный метод позволяет модифицировать поверхность частиц непосредственно в ходе синтеза. «Следующий шаг исследователей – оптимизация процесса загрузки лекарственных препаратов в поры молекулярных губок. В качестве модельного биологически-активного соединения была выбрана аминокислота – лейцин», – говорит научный руководитель Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Южного федерального университета Александр Солдатов.

Исследователи ЮФУ проследили процесс ее загрузки в каркасы UiO-66 и MIL-100, а также высвобождения в водной среде. Дальнейшая работа посвящена созданию биологически нейтральных покрытий наноконтейнеров с целью обеспечения направленного воздействия лекарственных средств, а также модификации свойств материала-носителя, которые обеспечат контролируемое высвобождение биологически активных веществ внутри организма. Это позволит эффективно использовать полученные пористые наночастицы для адресной доставки лекарств, что является крайне актуальной задачей, как в лечении раковых опухолей, так и в период борьбы с пандемией Covid-19.

«Дополнительную адресность доставки обеспечивают магнитные наночастицы. На базе проведенного исследования будут разработаны стратегии создания новых гибридных нанокомпозитных материалов на основе металл-органических координационных полимеров и наночастиц оксида железа», – рассказала руководитель проекта, заведующая научной лабораторией Вера Бутова.

Адресность доставки лекарственных препаратов позволяет снизить побочные эффекты и повысить эффективность терапии, что можно назвать одной из актуальных проблем высокотехнологичного здравоохранения и персонализированной медицины как в России, так и во всем мире. Исследование проводится в рамках полученного гранта РНФ по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов (проект РНФ № 19-73-10069). 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Южный федеральный университет образован в рамках национального проекта "Образование" распоряжением Правительства Российской Федерации от 23 ноября 2006 года N1616-р (pdf) и приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 4 декабря 2006 года N1447 путем присоединения к Ростовскому государственному университету трех вузов: Таганрогского государственного радиотехнического университета, Ростовского государственного педагогического университета, Ростовской государственной академии архитектуры и искусств.
10 часов назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Сегодня, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

10 часов назад
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

Сегодня, 10:05
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

4 недели назад
-
0
+
Приятно читать о новых научных разработках. В такие моменты кажется, что однажды мы встанем на технократический путь развития страны, так как это единственно верный и правильный путь. Если у нас сейчас уже была технократия, то такие новости были бы не новостями, а привычной ежедневной сводкой информации.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: