Многие противораковые препараты отличаются высокой токсичностью, благодаря которой необходима доставка этих препаратов непосредственно в клетки опухоли; такой метод доставки лекарства позволит избежать повреждения здоровых тканей и проявления побочных эффектов различного характера. Можно сказать, что ряд подходов к разработке систем доставки лекарств отмечен определенными успехами, практически нерешенными являются вопросы, связанные с высвобождением лекарств в ответ на строго определенные биологические условия.
Новый совместный проект исследователей из Северо-западного Университета и Университета Калифорнии под руководством Фрейзера Штоддарта (Fraser Stoddart) вылился в разработку «механизированных» наночастиц, высвобождающих свое содержимое, реагируя на изменения рН.
Сердцем новой системы является наночастица из мезопористого оксида кремния диаметром 200 нм. Эта частица легко абсорбируется клеткой и переносит лекарства. Однако без «наноклапанов», разработанных в группе Штоддарта, переносимое лекарство может просочиться через поры наночастицы. «Наноклапана» похожи на «черенки», несущие циклическое соединение, например циклодекстрин или кукурбитурил, они контролируют высвобождение груза из центра мезопористой частицы. «Черенки» предствляют собой триаминовые фрагменты, в которых атомы азота разделены короткими углеродными цепями таким образом, чтобы между азотсодержащим фрагментом и атомами кислорода циклодекстрина или кукурбитурила могла возникнуть водородная связь: две амино-группы, расположенные поблизости от наночастицы, разделены четырьмя атомами углерода, в то время как терминальный азот, входящий в состав анилинового фрагмента, отделен от центрального атома азота шестью атомами углерода.
Для демонстрации возможностей полученной системы в наночастицы инкапсулировали флуоресцентный краситель, который часто используется при изучении клеток. Особенности высвобождения этого красителя изучали, измеряя люминесценцию. При pH 6.5 краситель оставался в «носителе», не покидая его, более 30 минут, при уменьшении значения pH до 3.4 происходило немедленное выделение всего красителя, загруженного в наноконтейнер.
При значении pH меньшей, чем 5.4, все азотсодержащие фрагменты стержня-клапана протонируются, циклодекстриновая или кукурбитуриловая «задвижка» принимает положение «открыто», позволяя молекулам выходить из и входить в наночастицу. Увеличение значения рН приводит к депротонированию анилинового фрагмента и переходу макроцикла в положение «закрыто», которое не дает переносимым молекулам покидать нанокапсулу. Значение рН перехода (и, соответственно, рН высвобождения содержимого капсулы) может быть подстроено за счет введения заместителей в анилиновый фрагмент.
