В ЮФУ начали разработку нанокапсул для адресной доставки лекарств
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.
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).
Telegram 
Дзен 
VK Ученые из МФТИ и ИППИ РАН выяснили, что у квантовых полей вблизи черных дыр (или ускоренно расширяющейся Вселенной) есть «порог нагрева». До этого порога чем выше температура, тем быстрее поле «забывает» свое прошлое. А выше порога нагрев уже не помогает: скорость забывания становится постоянной и определяется не температурой, а самой формой пространства (например, размером горизонта).
Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
Почему один человек легко заводит друзей, а другой предпочитает держаться в стороне? Откуда берется привычка все планировать? Почему некоторые люди сомневаются в себе? Международный коллектив ученых проанализировал данные о геномах миллиона человек и выявил 1260 независимых генетических вариантов, связанных с основными пятью чертами личности человека. Результаты исследования показали, что на индивидуальные особенности личности влияет не только воспитание, опыт и окружающая среда, но также гены.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Международная группа физиков зафиксировала под землей в США аномальный всплеск энергии, похожий на прямое столкновение невидимой частицы темной материи с обычным веществом. Подземные датчики поймали сигнал, который не удалось списать ни на один из известных науке видов радиации или фоновых помех.
Мумии сохраняют следы не только болезней и травм, но и самих процедур, которым подвергали тела после смерти. Компьютерная томография головы мумии, много десятилетий пролежавшей в музее, раскрыла не совсем привычный способ извлечения мозга и другие детали бальзамирования.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно