Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт теоретической и экспериментальной биофизики
Российской академии наук
ИТЭБ (ru) en

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.



Источник:
A.Popov, N.Popova, D.J. Gould, A.Shcherbakov, G.Sukhorukov, and V.Ivanov. Ceria Nanoparticles-Decorated Microcapsules as a Smart Drug Delivery/Protective System: Protection of Encapsulated P. pyralis Luciferase. ACS Appl Mater Interfaces. 2018 May 2;10(17):14367-14377
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b19658



Материал подготовила:
Татьяна Перевязова
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru