Unikke nano-kapsler lover den målrettede lægemiddellevering

Forskere har været beskæftiget med lægemiddelleveringssystemer i lang tid. Mange "nano-vogne" til medicinafgivelse til det ønskede sted er blevet oprettet, men mange udfordringer er tilbage, herunder forhindre, at medicinen virker før levering til det rigtige sted i en krop.

"Mange eksisterende bærere indkapsler lægemidler gennem langtrækkende elektrostatiske interaktioner - bæreren tiltrækker modsat ladet medicin. Vores metode beskæftiger sig slet ikke med elektrostatikken. Fyldning af nanogelen af ​​gæstemolekylerne, låsning af dem i hulrummet og yderligere frigivelse styres af temperaturen. Derfor, selve medicinen kan være både ladet og neutral, " siger en af ​​de russiske medforfattere til artiklen, Professor Igor Potemkin.

Ifølge forfatterne, der er andre metoder til at udløse frigivelse af stoffer, for eksempel, ved hjælp af et eksternt magnetfelt. Men i hvert tilfælde, forskere konfronterer problemet med effektiviteten af ​​lægemiddelfrigivelsen.

Forskerne testede gel nano-kapslerne, som tidligere var undervurderet som bærersystemer. Deres hovedproblem er, at kapslerne klæbede sammen med deres naboer (mistede kolloid stabilitet) under lægemiddellevering. En sådan adfærd gjorde leveringen umulig eller ineffektiv. Forskerne løste dette problem ved at skabe en transportør, hvis indre hulrum er omgivet af to "membraner" af forskellige kemiske strukturer, som et æg med to skaller.

Den ydre porøse skal spiller en beskyttende stabiliserende rolle og hindrer aggregeringen af ​​nanokapslerne, mens porerne i den indre skal kan åbne og lukke afhængigt af temperaturen på grund af de variable vekselvirkninger mellem dens monomere enheder.

Under påfyldning, porerne i begge skaller er åbne, og nanogelen absorberer lægemiddelmolekylerne som en svamp. Så ændres temperaturen, og porerne i den indre skal lukkes, og låst i hulrummet, lægemidlet er klar til levering. Efterfølgende porerne åbner sig igen, og gæstemolekylerne frigives kun de steder, hvor temperaturen tillader det.

Nanogeldesignet blev reduceret til syntesen af ​​to nanogelskaller med forskellige kemiske strukturer omkring silicakernen. I slutningen af ​​syntesen, kernen er kemisk opløst, efterlader et hulrum.

I første omgang, forskerne var usikre på, hvordan nanokapslen ville opføre sig – om dens hulrum ville forblive stabilt efter fjernelse af siliciumkernen, eller om den ville kollapse. Derudover de vidste ikke, om størrelsen af ​​poren var tilstrækkelig til at absorbere det transporterede stof og frigive det, eller om den var låst pålideligt under transport. Imidlertid, som reaktion på temperaturændringer, porerne åbnede og lukkede. Under levering, indholdet af kapslerne var næsten helt sikkert, og det indre hulrums form var ikke kun stabil; den blev endnu større end den oprindelige størrelse af silicakernen.

Syntese af nanogelkapslerne og de relaterede målinger blev udført i Europa, hovedsageligt i Tyskland, og russiske videnskabsmænd fra Lomonosov Moscow State University, Igor Potemkin og hans kollega Andrey Rudov, arbejdet på computermodelleringen, der gjorde det muligt for forskere at studere afhængigheden af ​​nanokapslernes struktur af temperaturen. Også, Lomonosov Moscow State University-fysikere simulerede en metode til indkapsling og frigivelse af de transporterede molekyler under temperaturvariation.

På dette tidspunkt, arbejdet er foreløbigt og har primært til formål at demonstrere konceptets effektivitet. Eksperimenter blev udført i temperaturområdet 32-42°C. Det er lidt højere end det gunstige temperaturområde for et menneske, selvom i fremtiden, dette område kan nemt indsnævres, ifølge Igor Potemkin.

Det videnskabelige samarbejde kommer til at fortsætte i yderligere fire år. "Der er stadig mange spørgsmål, " siger videnskabsmanden. "F.eks. vi har observeret en struktur, hvor et hulrum ikke falder sammen, når porerne lukkes. Nu, vi skal forstå hvorfor det sker, hvordan virker tætheden af ​​lagenes tværbindingseffekt, dvs. hvad er den mindste mængde tværbinder, der ikke fører til et kollaps af hulrummet, og så videre."

Potemkin er sikker på, at de skabte nano-beholdere er de ideelle bærere til målrettet lægemiddellevering. I øvrigt, deres syntese er hverken kompleks eller virkelig dyr. Selvom det på det nuværende forskningsstadium, det er svært at bestemme de præcise omkostninger, samarbejdets planer omfatter allerede oprettelsen af ​​den storstilede, kommercielt acceptabel produktion af nanogeler.