Ученые представили инновационный подход к производству композитных микрокапсул с усиленными защитными функциями. Структуры из диоксида церия могут защитить лекарства от внешней среды, также с их помощью можно будет адресно доставить лекарства непосредственно к месту возникновения заболевания. Статья, посвященная этой разработке, была опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Исследование поддержано грантом РНФ

На многие лекарства, которые попадают в наш организм, воздействуют различные агрессивные для них вещества. Из-за этого значительно уменьшается их эффективность и поэтому врачам приходится увеличивать их дозировку. Это представляет опасность для организма, поскольку часть препаратов могут действовать на него и негативно — например, из-за своих побочных эффектов или токсичности (последнее характерно для веществ, которые борются со злокачественными опухолями). Соответственно, чем больше таких лекарств попадает в организм, тем выше риск того, что они не только вылечат, но и навредят.

Решить эту проблему помогает адресная доставка фармацевтических препаратов непосредственно к органу, который необходимо вылечить. Делают это с помощью микрокапсул, которые защищают лекарство от агрессивных веществ при доставке к мишени. Благодаря таким микрокапсулам можно также возможность контролируемо высвободить их содержимое.

Сейчас есть различные варианты подобных микрокапсул. Одна из наиболее перспективных разработок — полиэлектролитные микрокапсулы. Они формируются следующим образом: на кальций-карбонатную подложку поочередно наслаиваются полимеры с разным зарядом. При шести-восьми слоях полиэлектролитов капсулы становятся стабильными — они сохраняют свою структуру после удаления кальций-карбонатной подложки и их можно использовать как микроконтейнеры. Однако полиэлектролитная оболочка микрокапсул обеспечивает только «пассивную» защиту инкапсулированных веществ, которая не может 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.

«Мы провели комплексный анализ физико-химических свойств микрокапсул с наночастицами диоксида церия и инкапсулированной люциферазой и показали, что они легко воспринимаются нейрональными клетками крыс, — говорит соавтор работы Антон Попов из ИТЭБ РАН. — 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.

Работу выполнили ученые 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.


Источники

Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
Nanonewsnet.ru, 10/07/2018
Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
SMIonline (so-l.ru), 10/07/2018
Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
Российский научный фонд (rscf.ru), 10/07/2018
Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
Wi-Fi.ru Санкт-Петербург (spb.wi-fi.ru), 10/07/2018
Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
Wi-fi.ru, 10/07/2018
Наночастицы диоксида церия защищают микрокапсулы с лекарствами от агрессивных веществ
Официальный сайт администрации г. Пущино (pushchino.ru), 10/07/2018
Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
Новости@Mail.ru, 10/07/2018
Наночастицы защитят лекарства от агрессивного окисления
Индикатор (indicator.ru), 10/07/2018
Наночастицы диоксида церия защищают микрокапсулы с лекарствами от агрессивных веществ.
Polpred.com, 11/07/2018

Похожие новости

  • 05/04/2017

    Байкальские водоросли вошли в крупнейшую коллекцию живых водорослей и в банк геномной ДНК

    ​Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН совместно с коллегами из США создали одну из крупнейших коллекций разнообразных культур живых водорослей и банк геномной ДНК, содержащий более двух тысяч образцов, которые могут использоваться для поиска организмов, необходимых в биотехнологии и создании биотоплива.
    1589
  • 26/07/2018

    Антитела из полимеров позволят эффективно уничтожать раковые клетки

    ​Международная группа исследователей под руководством Николая Барлева, заведующего Лабораторией клеточного сигналинга МФТИ, показала принципиальную возможность создания нового класса противоопухолевых препаратов на основе nanoMIP - «пластиковых антител».
    228
  • 29/10/2018

    Биологи из России научились предсказывать нашествия вредителей

    ​Российские ученые выяснили, как можно "прочитать" историю борьбы отдельных растений с вредителями и предсказать будущие атаки насекомых, анализируя структуру их древесины. Их выводы были представлены в журнале Dendrochronologia.
    69
  • 08/06/2018

    Ученые избавили клетки от «кислородного стресса»

    Российские ученые совместно с британскими коллегами предложили технологию, позволяющую анализировать живые ткани и клетки под микроскопом. Метод позволит проводить экспресс-анализ токсичности магнитных наночастиц размером около 10 нанометров, которые применяются для создания противоопухолевых препаратов.
    323
  • 01/08/2018

    Интерфероны запускают раннее самоубийство клеток в ответ на инфекцию

    ​Российские ученые совместно с зарубежными коллегами обнаружили, что еще до активации иммунного ответа организма на инфекцию зараженные клетки начинают бороться с ее распространением. Это происходит благодаря белкам-интерферонам, которые синтезируются во всех клетках организма.
    173
  • 28/05/2018

    Нейросеть помогла российским ученым определить оптимальные условия хранения микроорганизмов

    ​Российские ученые с помощью нейросети определили самые оптимальные условия для длительного хранения микроорганизмов, выживающих при экстремально высокой солености. Статья об этом опубликована в журнале Extremophiles.
    233
  • 11/05/2018

    Российские ученые улучшат препараты для генной терапии

    ​Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода в клетки генной терапии, изучив, как миниатюрные жировые капсулы взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по сборке наношприца опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
    348
  • 20/08/2018

    Ученые установили, что на результат химиотерапии влияет процесс разрушения митохондрий

    ​Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, пределяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия.
    287
  • 31/05/2017

    Интерн НГУ получила премию им. Ю.Н. Соколова по лучевой диагностике

    ​23-25 мая 2017 года в Москве состоялся XI Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2017».  «Радиология» на данный момент является самым популярным и масштабным медицинским мероприятием по лучевой диагностике в нашей стране.
    921
  • 16/05/2018

    Российские биохимики нашли новые ферменты с необычной активностью

    ​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах.
    347