Ученые МГУ повысили эффективность адресной доставки лекарств
Связь между упругостью наногелей и временем их циркуляции в кровотоке выявило совместное исследование физиков МГУ и немецких ученых из Института интерактивных материалов из Ассоциации Лейбница. Открытие поможет в разработке эффективных материалов для адресной доставки лекарств, сообщает 3 октября пресс-служба МГУ.
Ученые представили результаты своих исследований в статье «Настройка эластичности наногелей улучшает время их циркуляции за счет уклонения от иммунных клеток», опубликованной в журнале Angewandte Chemie.
Одним из методов уничтожения раковых опухолей при онкологических заболеваниях является их облучение путем доставки радионуклеидов к специфическим рецепторам, экспрессирующимся в опухолевых клетках в высокой степени по сравнению со здоровыми клетками.
Однако высокая токсичность таких препаратов для здоровых тканей печени и почек ограничивает применение такой терапии. Адресная доставка лекарственного средства в молекулярных нанокапсулах через кровеносные сосуды снижает наносимый здоровым тканям вред от облучения. Однако иммунная система реагирует на эти капсулы, поглощая их, что сокращает время циркуляции лекарства в крови, а значит, и его эффективность.
Материалами для нанокапсул часто являются микро- и наногели, представляющие собой трехмерные полимерные сетки макромолекул, размеры которых варьируются от десятков нанометров до нескольких микрометров.
Такие материалы проницаемы и могут удерживать препарат внутри себя, а при изменении внешних условий высвобождать его в нужном месте — «доставить по адресу».
Таким условием для раковых клеток может служить их отличающаяся от здоровых клеток величина кислотности — уровень pH, и создав полимерную молекулу-сетку, реагирующую на кислотность среды.
Ученые из Лейбница экспериментально установили, что уменьшение упругости наногеля вызывает увеличение времени циркуляции препарата в крови лабораторных мышей.
Было выдвинуто предположение, что при контакте макрофагов с мембраной клеток происходит деформация полимерных частиц и это затрудняет процесс их поглощения. Эту гипотезу проверили сотрудники кафедры физики полимеров и кристаллов физфака МГУ.
С этой целью они на суперкомпьютере «Ломоносов-2» выполнили компьютерное моделирование взаимодействия частиц наногеля с различной упругостью с мембраной иммунной клетки, которое подтвердило выдвинутое предположение.
Моделирование показало, что «мягкие» (менее сшитые) наногели при контакте с мембраной макрофага претерпевали уплощение, а более «жесткие» частицы практически не деформировались и поглощались мембранами.
Кандидат физико-математических и технических наук, научный сотрудник кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ Рустам Гумеров рассказал:
«Мы надеемся, что это исследование в дальнейшем позволит увеличить эффективность метода адресной доставки препаратов. Помимо ценности в области медицины, данная работа позволила нам лучше понять некоторые аспекты физики наногелей, которые могут найти применение и в других областях».
