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

 

Коллаж
Коллаж

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.