Как «обучить» лекарства: от нанотерапевтиков до наноботов
Нанотехнологии создают новые возможности для борьбы с болезнями — от доставки лекарств в «умной упаковке» до наноботов, приводимых в движение самыми маленькими в мире двигателями.
Химиотерапия помогает многим пациентам, но обладает тяжелыми побочными эффектами. Для достижения терапевтической концентрации в опухоли необходимо вводить относительно большие дозы препаратов, что приводит к поражению и здоровых клеток.
Нанотерапевтика — это подход, направленный на повышение безопасности и эффективности лекарств за счет целевой доставки. Исследователи, такие как профессор сэр Марк Уэлланд из Кембриджа, разрабатывают не новые лекарства, а «умную упаковку» для существующих.
Как это работает:
- Наночастицы, заполненные лекарством, вводятся в кровоток.
- Они достигают целевого органа, ткани или клетки.
- Под действием изменений в локальной среде (например, pH), света или ультразвука частицы высвобождают свой «груз».
Примеры разработок:
- Против рака мозга (глиобластомы): Наноструктуры из золота и препарата цисплатина притягивались к опухолевым клеткам. После поглощения и облучения радиацией золото высвобождало электроны, повреждавшие ДНК раковой клетки и усиливавшие действие химиотерапии. В культуре клеток это привело к их полному уничтожению.
- Против туберкулеза: Разработаны нетоксичные биоразлагаемые полимеры, к которым «пришиваются» молекулы препаратов. Полимер стабилен в кровотоке и высвобождает лекарство внутри клетки-мишени при падении pH. На основе этой технологии создан стартап Spirea для применения в онкологии.
Ключевые принципы работы Уэлланда: использование масштабируемых и недорогих методик, прагматичный подход и сотрудничество с фармацевтической компанией MedImmune (AstraZeneca) для понимания регуляторных требований.
Следующий шаг: нанодвигатели
Ученые выходят за рамки пассивной доставки. Группа профессора Джереми Баумберга создала самый маленький в мире двигатель (наномеханический преобразователь, ANT) размером в несколько миллиардных долей метра.
- Принцип работы: Частицы золота, связанные термочувствительным полимерным гелем, нагреваются лазером. Полимер сжимается, запасая энергию, которая высвобождается при охлаждении.
- Сила: ANT создают усилие, в 100 раз превышающее показатели любых известных устройств или мышц comparable size.
- Перспектива: Создание микроскопических трехмерных машин, способных плавать, анализировать среду и перемещаться по кровотоку для мониторинга здоровья.
Работа ведется при поддержке Engineering and Physical Sciences Research Council и European Research Council, а технология коммерциализируется через Cambridge Enterprise для био-приложений в микрофлюидике.