Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. а) Флуоресцентное и b) конфокальное изображение 1-тетрадеканольных шариков с FITC.
с) высвобождение желатиновх шариков при постепенном нагревании.
Рис. 2. Кинетика высвобожденя желатина при использовании разных материалов шариков
Рис. 3. Профиль высвобождения FITC из желатина, инкапсулированного к матрицу из 1-тетрадеканола и додекановой кислоты.

Фазовый переход на страже здоровья

Ключевые слова:  доставка лекарств

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

28 октября 2010

Высвобождение лекарств в организме только в нужный момент – вот давняя мечта фармацевтов. Факторами, знаменующими этот момент, могут стать изменение температуры, кислотности среды или увеличение концентрации специфических веществ, например, глюкозы. Несомненно, повышение температуры является одним из самых распространенных знаков возникновения заболевания и необходимости введения лекарственных средств, именно поэтому поиск термочувствительных матриц для доставки лекарств является столь важной задачей. В результате ее решения на данный момент уже существует несколько классов термочувствительных соединений, таких как производные поли-N-изопропилакриламида, биодеградирующие полимеры, подобные полиэтиленгликолю, а также полисахариды и их производные. Однако все эти классы соединений имеют недостатки, ограничивающие их применение: первая группа соединений не биодеградирует и довольно токсична, вторая – требует очень большого повышения температуры, кроме того, все они обладают тем недостатком, что из-за свободной диффузии лекарства через пористую структуру гидрогеля большая его часть высвобождается в первый момент, то есть система оказывается в положении «вкл» сразу в момент введения.

При поиске новых материалов надо учитывать ряд необходимых общих требований к системе доставки лекарств:

  • биосовместимость и биоинертность,
  • инкапсуляция лекарства не должна сопровождаться потерей активности,
  • высвобождение лекарств должно быть неинвазивным и по возможности без применения других устройств и
  • лекарство не должно высвобождаться до момента «включения» системы.

В качестве новых материалов, призванных решить все проблемы, отвечая всем требованиям, предлагаются жирные спирты и жирные кислоты. Особенностью этих материалов (phase change materials, PCMs) является фазовый переход при биологических температурах, а именно 1-тетрадеканол плавится при температуре 38-39 ºС, а додекановая кислота – при 43-46 ºС. Ниже температуры плавления оба материала – белые твердые вещества, тогда как при плавлении образуют прозрачные жидкости. Для реализации высвобождения лекарств предлагается вводить в матрицу PCM наночастицы – носители лекарства. Тогда в здоровом организме с нормальной температурой система будет инертной, а при повышении температуры в результате заболевания матрица будет плавиться, наночастицы высвобождаться, и лекарство будет попадать в организм с кинетикой, контролируемой наночатсицами. Скорость высвобождения и начальная температуры могут быть варьированы выбором подходящих материалов матрицы и частиц.

При исследовании возможности применения предложенного метода для визуализации были использованы желатиновые шарики с флуоресцеинизотиацианатдекстраном (FITC). 1-тетрадеканоловые шарики, визуализированные FITC, с размером 238±13 мкм, показаны на Рис. 1, а, а на Рис. 1, b показано конфокальное изображение, на котором хорошо различимы желатиновые шарики с FITC. Далее шарики помещали в чашку Петри и добавляли воду при комнатной температуре, а затем понемногу добавляли теплую (60 ºС) воду и каждую секунду делали флуоресцентные фотографии. На Рис. 1, с видно люминесцирующее изображение 1-тетрадеканольных шариков, которые постепенно плавились, желатиновые шарики высвобождались, и FITC попадал в воду.

Для исследования влияния растворимости шариков в воде на процесс высвобождения лекарств кроме желатина, который хорошо растворим в воде, использовали также шарики из хитозана, растворимого только при подкислении, и PLGA, который в воде не растворим. Во всех случаях при температуре 37 ºС высвобождение не происходит, поскольку шарики полностью окружены твердым однако при 39 ºС профили высвобождения существенно различаются. В случае желатина высвобождение почти полностью происходит в первый момент, тогда как в случае хитозана и PLGA высвобождение происходило постепенно с разной скоростью, что позволяет контролировать кинетику высвобождения лекарств.

Кроме того, для демонстрации возможности двухступенчатого высвобождения лекарств в качестве матрицы было предложено использовать другую матрицу, додекановую кислоту, внедряя ее в 1-тетрадеканол. Из этой додекановой кислоты FITC высвобождается при температуре 44 ºС, что обеспечивает 2 ступени высвобождения (Рис. 3). Конечно, нагрев живого организма до 44 ºС маловероятен, однако локально такой перегрев можно создать.

Таким образом, предложенный подход позволяет контролируемо высвобождать лекарства при необходимой температуре.


Источник: Ang. Chem. Int. Ed.



Комментарии
Красивая идея, в принципе...

Только организм издохнет.

Кстати, ПЭГ-и не деградируют в организме.
Думаете, от жирных издохнет? Вроде, они чем-то должны быть даже близки организму...
Тут есть одна тонкость. (про которую я, кстати, не знал, пока не столкнулся на практике)

Свободные жирные кислоты токсичны. Организм способен их перерабатывать в жиры, но медленно, так как свободного глицерина мало.
Про детальный механизм толком ничего не скажу, в подробностях я в нём ещё не разбирался, но вроде начинается их бета-окисление и последующий кетоз.

Жир, который состоит из этих же самых кислот - вполне безопасен.
Палии Наталия Алексеевна, 29 октября 2010 20:35 
Высвобождение лекарств в организме только в нужный момент , а также в нужном месте - когда покрытие стентов/имплантов содержит нанокапсулы с лекарствами ( http://atvb....t/27/7/1500
, http://www.m...atings.html)
Токсичность свободных жирных кислот очень относительна. Справочные данные: миристиновая кислота(например)токичность перорально(LD50): крысы перорально >10000.00 мг/кг, мыши внутривенно 43.00 мг/кг. Как всякие ПАВ свободные ж.к. обладают мембранолитической активностью.

Палии Наталия Алексеевна, 31 октября 2010 08:24 
Интересно, что по такому принципу создаются и само восстанавливающиеся материалы (бетон, солнечные батареи и др.)
Здесь надо ориентироваться на внутривенную токсичность

Кстати, вспомнил ещё одну деталь.
Температура организма не одинакова "по всему объёму"
Например, ЖКТ имеет температуру больше стандартных 36,6 (вроде, норма - 38)

Как бы лекарство не сработало раньше времени от локального перегрева.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Золотые листья
Золотые листья

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.