Наночастицы для доставки лекарств к микротрещинам костей

Источник: syl.ru

Новый способ поиска и доставки лекарственных препаратов для заживления микротрещин в костях изобрели химики и биоинженеры Университета Пенсильвании (UP) и Бостонского Университета (UB) США. Технология предусматривает перенос медикаментов непосредственно к трещинам за счет крошечных наночастиц с автономным питанием. Энергия, которая заставляет наночастицы двигаться к трещинам, образуется в самой трещине. Как поясняет один из руководителей исследования профессор Аюсман Сен (UP), при возникновении трещины часть минералов кости разрушается и растворяется, образуя заряженные частицы — ионы. В итоге возникает электрическое поле, способное притянуть отрицательно заряженные наночастицы к трещине. Формирование такого вида электрического поля — хорошо известное явление, но ученые никогда ранее не пытались использовать его как источник энергии и маяк для поставки лекарств. Так что профессор Сен, аспирант Винита Ядав и их коллеги из UB профессор Марк Гринстафф и аспирант Джонатан Фридман оказались первооткрывателями.

Традиционно заживляющие костную ткань лекарства вводятся в кровь и циркулируют вместе с ней по организму. Некоторая часть препарата, в конце концов, достигает участка повреждения. При этом дозировка лекарства для достаточной эффективности должна быть весьма высокой. Новая стратегия обещает, что как только в костях образуются новые микротрещины (это происходит при остеопорозе и других заболеваниях), к ним сразу будут устремляться наночастицы с лекарством. В первой серии экспериментов профессор Сен проверили опыты с кусочками бедренных костей человека и чрезвычайно маленькими флуоресцентными частицами — квантовыми точками из синтетического материала. Флуоресценция позволяет легко увидеть перемещение частиц под микроскопом. Тесты показали, что отрицательно заряженные квантовые точки на самом деле устремляются ко вновь образованным трещинам и скапливаются возле них.

На втором этапе ученые использовали естественный биологический материал — молекулы белка. Они хотели выяснить, будут ли белковые молекулы вести себя так же, как квантовые точки. Результаты этих испытаний были обнадеживающими. Затем профессоры Сен и Гринстафф провели еще одну серию экспериментов, с «наногрузовиками», состоящими из биологических и синтетических материалов. В качестве синтетических компонентов были выбраны сополимеры молочной и гликолевой кислоты, одобренные FDA и широко используемые в медицинских приборах. Для нагрузки использовалось известное лекарство от остеопороза алендронат натрия. Как и в предыдущих тестах, к наногрузовикам были прикреплены квантовые точки для наблюдения за их передвижением.

Эксперимент показал, что наногрузовики успешно выполняют доставку лекарств к свежим трещинам в кости человека. Причем даже если каждый из наногрузовиков заполнен миллионами молекул лекарства, размер перевозчика в 30-40 раз меньше, чем размер эритроцита. В заключении исследования аспирант Фридман проверил действие наногрузовиков на живых костных клетках человека. Количество обработанных клеток выросло по сравнению с теми, которые не получили лечения. В итоге было доказано, что новый способ благотворно влияет на восстановление костей человека. Как отмечает профессор Сен, команде предстоит еще много испытаний, прежде чем будет определена безопасность и эффективность технологии для предотвращения переломов костей у пациентов с остеопорозом. Но перспективность разработки уже подтверждена.