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 Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
В МФТИ предложили решение «трудной проблемы сознания»: как материальный носитель порождает сознание? Автор исследования Игорь Пивоваров представляет сознание живого организма как сложную иерархическую систему из различных уровней саморепрезентации, последовательно формирующихся в процессе эволюции. Предлагая ответ на один из главных философских вопросов, эта теория также может использоваться в качестве концептуальной базы для развития искусственного интеллекта.
Разработчики из РТУ МИРЭА создали программный модуль, который на основе параметров технологического процесса, органолептических показателей качества сырья, а также его физико-химических и реологических характеристик прогнозирует итоговую оценку вкуса кондитерских изделий. В качестве входных данных используются температура, давление, расход технологических потоков, скорость работы оборудования и перемещения продукта, влажность, кислотность, содержание сухих веществ, вязкость, консистенция и другие параметры, поступающие от производственных датчиков и средств лабораторного контроля. Сегодня оценка вкуса на производстве часто проводится субъективно, с привлечением экспертов-дегустаторов, что требует времени и не позволяет оперативно корректировать технологический процесс. Разработанная программа, использующая многослойную нейронную сеть, позволяет рассчитывать прогнозную оценку вкуса непосредственно в ходе производства и своевременно формировать рекомендации по корректировке технологических и режимных параметров.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
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.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
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