Наночастицы диоксида церия защищают микрокапсулы с лекарствами от агрессивных веществ.
10.07.2018
Разработка новых эффективных систем адресной доставки
лекарственных средств является одним из наиболее перспективных путей
совершенствования лечения социально значимых заболеваний. Совместная работа
ученых 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 при поддержке РНФ представляет инновационный подход
к производству композитных микрокапсул с усиленными защитными функциями.
Статья, посвященная этой разработке, была опубликована в майском номере журнала
ACS Applied Materials & Interfaces.
Многие лекарственные средства, попадая в наш организм,
подвергаются воздействию различных агрессивных для них веществ, из-за чего
значительно уменьшается их эффективность. По этой причине приходится повышать
дозировку лекарств. Некоторые из них имеют ряд нежелательных побочных эффектов,
а есть и такие, которые очень токсичны для организма, например, химические
вещества, с помощью которых борются со злокачественными опухолями. Выходом из этого положения является адресная
доставка фармацевтических препаратов непосредственно к органу, который
необходимо излечить. Делают это с помощью микрокапсул, обеспечивающих защиту
лекарственных средств при доставке в целевую зону через агрессивные среды.
Более того такие микрокапсулы предоставляют возможность контролируемого
высвобождения их содержимого.
В настоящее время существуют различные варианты подобных
микрокапсулы. Одна из наиболее перспективных разработок - полиэлектролитные
микрокапсулы. Они формируются следующим образом: на кальций-карбонатную подложку поочередно
наслаиваются полимеры, имеющие разный заряд. При 6-8 слоях полиэлектролитов
капсулы становятся стабильными — они сохраняют свою структуру после удаления
кальций-карбонатной подложки и могут быть использованы как
микроконтейнеры. Однако
полиэлектролитная оболочка микрокапсул обеспечивает только
"пассивную" защиту инкапсулированных веществ, неспособную 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.
Научный сотрудник Лаборатории роста клеток и тканей ИТЭБ
РАН, кандидат биологических наук Антон Попов рассказывает: «Мы провели
комплексный анализ физико-химических свойств микрокапсул с наночастицами
диоксида церия и инкапсулированной люциферазой и показали, что они легко
воспринимаются нейрональными клетками крыс. 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.
Материал подготовила:
Татьяна Перевязова, Пресс-служба ИТЭБ РАН,
iteb-press@yandex.ru,
Пресс-релизы ИТЭБ РАН
http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm
-