Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления

Ученые представили инновационный подход к производству композитных микрокапсул с усиленными защитными функциями. Структуры из диоксида церия могут защитить лекарства от внешней среды, также с их помощью можно будет адресно доставить лекарства непосредственно к месту возникновения заболевания. Статья, посвященная этой разработке, была опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Исследование поддержано грантом РНФ.

На многие лекарства, которые попадают в наш организм, воздействуют различные агрессивные для них вещества. Из-за этого значительно уменьшается их эффективность и поэтому врачам приходится увеличивать их дозировку. Это представляет опасность для организма, поскольку часть препаратов могут действовать на него и негативно — например, из-за своих побочных эффектов или токсичности (последнее характерно для веществ, которые борются со злокачественными опухолями). Соответственно, чем больше таких лекарств попадает в организм, тем выше риск того, что они не только вылечат, но и навредят.

Решить эту проблему помогает адресная доставка фармацевтических препаратов непосредственно к органу, который необходимо вылечить. Делают это с помощью микрокапсул, которые защищают лекарство от агрессивных веществ при доставке к мишени. Благодаря таким микрокапсулам можно также возможность контролируемо высвободить их содержимое.

Сейчас есть различные варианты подобных микрокапсул. Одна из наиболее перспективных разработок — полиэлектролитные микрокапсулы. Они формируются следующим образом: на кальций-карбонатную подложку поочередно наслаиваются полимеры с разным зарядом. При шести-восьми слоях полиэлектролитов капсулы становятся стабильными — они сохраняют свою структуру после удаления кальций-карбонатной подложки и их можно использовать как микроконтейнеры. Однако полиэлектролитная оболочка микрокапсул обеспечивает только «пассивную» защиту инкапсулированных веществ, которая не может противостоять агрессивным средам. В новой работе ученые предложили в качестве одного из слоев полиэлектролита использовать наночастицы диоксида церия, обладающие уникальными антиоксидантными свойствами. Раннее они уже продемонстрировали, что эти наночастицы нетоксичны для нормальных клеток млекопитающих и обладают большим терапевтическим потенциалом.

Ученые заключали в полиэлектролитную капсулу со слоем из наночастиц диоксида церия биолюминесцентный фермент люциферазу и проверяли, сохранится ли активность белка после обработки таких капсул агрессивным агентом — перекисью водорода в высокой концентрации. Исследователи выяснили, что защитный эффект зависит от содержания диоксида церия в оболочке. Варьируя концентрацию наночастиц на поверхности микрокапсулы, можно контролировать уровень экранирования ядра с действующим веществом — от фильтрации активных форм кислорода до их полной блокировки.

«Мы провели комплексный анализ физико-химических свойств микрокапсул с наночастицами диоксида церия и инкапсулированной люциферазой и показали, что они легко воспринимаются нейрональными клетками крыс, — говорит соавтор работы Антон Попов из ИТЭБ РАН. — Эти микрокапсулы нетоксичны и способны защитить клетки от окислительного стресса, вызванного перекисью водорода».

В своей работе ученые показали, что активная защита микрокапсулированных веществ наночастицами диоксида церия весьма перспективна для разработки новых систем доставки лекарственных средств и для диагностики различных заболеваний, в том числе и в агрессивных средах.

Работу выполнили ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН), Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН), Томского государственного университета совместно с иностранными коллегами из Института микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного (ИМВ НАНУ) и Лондонского университета королевы Марии.
Источник http://rscf.ru