Наночастицы лекарств упрощают доставку препаратов к мишеням

Исследователи A*STAR разработали полимерный "каркас", который помогает лекарствам, часто плохо проникающим в кровоток (например, противоопухолевым агентам), формировать высокостабильные наночастицы с улучшенной биодоступностью. Это может снизить требуемые высокие дозы препаратов для борьбы с раком и повысить их эффективность.

Пробема и решение

Многие препараты, нацеленные на опухолевые клетки, состоят из водоотталкивающих углеводородных молекул, что затрудняет их попадание в водные биологические среды. Альтернативой является создание наноразмерных (10–1000 нанометров) частиц с помощью измельчения или кристаллизации. Однако такие частицы склонны к агломерации (слипанию) в более крупные осадки с меньшей активностью.

Новый полимерный каркас

Ульрике Вайс и Александр Джексон из Института химических и инженерных наук A*STAR и Хайфэй Чжан из Ливерпульского университета использовали для стабилизации биосовместимые полимеры полиэтиленгликоль и полиакриламид (PEG-PNIPAM). Эти полимеры хорошо растворимы в воде и могут стабилизировать водоотталкивающие молекулы благодаря своим поверхностно-активным углеводородным цепям.

Метод синтеза

Команда синтезировала PEG-PNIPAM в виде "гиперразветвленных" сфер, усиленных короткими сшивающими молекулами углерода. Эти сферы смешивали с тестовыми лекарственными соединениями (например, ибупрофеном) для создания эмульсии.

Ключевым этапом была лиофилизация (сублимационная сушка) эмульсии с последующим измельчением в наночастицы. Чтобы предотвратить фазовое расслоение и кристаллизацию препарата до полного замораживания, исследователи обеспечили чрезвычайно однородную эмульсию перед распылением её в виде мельчайших капель в жидкий азот.

Результаты

Анализ с помощью динамического светорассеяния и сканирующей электронной микроскопии показал, что препараты и полимерные сферы интегрировались в пористую каркасоподобную структуру.

• После измельчения лиофилизированной эмульсии полученные наноструктуры легко растворялись в воде.
• Препараты трансформировались в наночастицы со 100% выходом с использованием удивительно низкого количества сфер PEG-PNIPAM.

Перспективы

Как отмечает Александр Джексон, структура полимера и степень разветвления напрямую влияют на стабилизацию наночастиц лекарства. Этот метод позволяет систематически исследовать этот процесс. Подход синтетически прост и может быть применён к широкому спектру фармацевтических препаратов.