Магнитные частицы из шёлка и железа могут доставлять лекарства прямо к труднодоступным очагам болезней
Междисциплинарная команда из Инженерной школы Свонсона Университета Питтсбурга разработала магнитные микроглобулы из шёлка и железа (silk iron microparticles, SIMPs). Эти крошечные, биодеградируемые и управляемые магнитом носители предназначены для точной доставки лекарств и терапий к конкретным участкам тела, таким как аневризмы или опухоли.
Исследование под руководством Андэ Марини, Дэвида Ворпа и Джастина Вайнбаума опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Разработка была вдохновлена задачей улучшить лечение абдоминальной аортальной аневризмы (AAA), которая ежегодно приводит почти к 10 000 смертей. Цель — обеспечить раннюю, неинвазивную доставку регенеративных терапий с помощью внеклеточных везикул, чтобы снизить потребность в хирургическом вмешательстве.
«Мы хотели найти способ доставить внеклеточные везикулы к месту аневризмы наименее инвазивным способом», — сказал Ворп. — «Мы представили, что можем ввести везикулы на носитель, а затем как-то направить этот носитель к внешней стенке аорты, поэтому у нас возникла идея использовать магнитное притяжение».
Для создания магнитных частиц команда сотрудничала с экспертами в области наноматериалов Мостафой Бедеви и Гольназ Томараи. Их роль заключалась в синтезе магнитных наночастиц, размер которых примерно в сто тысяч раз меньше ширины человеческого волоса, и надёжном присоединении их к шёлку.
«Вы можете думать об этом как о буксировке груза — мы создали частицы для переноски лекарств, а наночастицы — это буксировочный крюк», — пояснил Бедеви.
Уникальность подхода команды заключается в создании SIMPs путём химического конъюгирования магнитных наночастиц оксида железа с шёлком — биосовместимым материалом, одобренным FDA, — с использованием химического соединения глутатиона.
«Мы объединили биоматериалы и химическую конъюгацию, чтобы создать частицы, которыми можно управлять с помощью магнита», — сказала Марини. — «Химически связывая наночастицы оксида железа с регенерированным фиброином шёлка, мы усилили их магнитную подвижность, чтобы потенциально локализовать их извне в нужной точке тела».
Это исследование открывает двери для множества будущих применений — от целевой терапии рака до регенеративного лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
«Этой статьёй мы показываем, что можем создать пустой носитель, которым можно магнитным образом управлять», — отметила Марини. — «Следующий шаг — выяснить, какой именно груз мы можем загрузить — регенеративные факторы, лекарства или другие материалы».
На наноуровне эти результаты также помогают команде Бедеви продолжать настраивать молекулярную структуру частиц и контролировать скорость высвобождения лекарства для улучшения биомедицинских применений.
«Мы пытаемся создать набор инструментов для лечения... Это захватывающий проект, в котором люди с очень разным опытом объединились для решения проблемы и достижения результата, который потенциально может оказать огромное влияние на человеческие жизни», — заключил Бедеви.