Наноразмерные «стеклянные» бутылочки для целевой доставки лекарств

Исследователи из Технологического института Джорджии разработали полые сферы на основе диоксида кремния (кремнезёма) размером около 200 нанометров с одним небольшим отверстием на поверхности. Эти структуры могут инкапсулировать различные полезные грузы (например, лекарства) для последующего высвобождения только при определённых температурах.

В исследовании, опубликованном 4 июня в журнале Angewandte Chemie International Edition, сферы заполняли смесью жирных кислот, ближнего инфракрасного красителя и противоракового препарата. Жирные кислоты остаются твёрдыми при температуре человеческого тела, но плавятся на несколько градусов выше. При поглощении инфракрасного лазерного излучения красителем жирные кислоты быстро плавятся, высвобождая терапевтический препарат.

«Этот новый метод может позволить инфузионной терапии нацеливаться на определённые части тела и потенциально нивелировать некоторые побочные эффекты, поскольку лекарство высвобождается только там, где есть повышенная температура», — сказал профессор Юнань Ся. «Остальная часть препарата остаётся инкапсулированной твёрдыми жирными кислотами внутри бутылочек, которые биосовместимы и биоразлагаемы».

Исследователи также показали, что размер отверстия можно изменять, что позволяет создавать нанокапсулы, высвобождающие свой груз с разной скоростью.

Для создания кремнезёмных «бутылочек» команда начала с изготовления сфер из полистирола с небольшой наночастицей золота, встроенной в поверхность. Затем сферы покрывали материалом на основе кремнезёма везде, кроме места встраивания золотой наночастицы. После удаления золота и полистирола оставалась только полая кремнезёмная сфера с небольшим отверстием. Чтобы отрегулировать размер отверстия, исследователи просто меняли размер золотой наночастицы.

Процесс загрузки «бутылочек» включает замачивание сфер в растворе со смесью, удаление захваченного воздуха, а затем смывание избытка материала и груза водой. Полученные нанокапсулы содержат равномерную смесь термочувствительного материала, терапевтического препарата и красителя.

Тестирование механизма высвобождения подтвердило, что без использования лазера лекарство остаётся инкапсулированным. После нескольких минут нагрева концентрация терапевтического агента в воде повышалась.

«Эта система контролируемого высвобождения позволяет нам бороться с неблагоприятными эффектами, связанными с большинством химиотерапевтических средств, высвобождая препарат только в дозировке выше токсического уровня внутри поражённого участка», — сказал постдокторант Цзичуань Цю.