Разработаны новые «малинообразные» наночастицы для точной доставки лекарств

Новая методика, описанная в журнале Nanoscale, предлагает недорогой способ повысить эффективность существующих препаратов.

Исследователи из Университета Нотр-Дам случайно обнаружили, что частицы диоксида кремния (основного компонента песка) могут менять свою структуру при нагревании всего до 80 °C. Это открытие сделали аспиранты Каньдзя Чжай и Кассандра Шаффер, работавшие в лаборатории профессора Брэдли Смита.

Они пытались загрузить в пористые кремниевые частицы (в тысячу раз тоньше человеческого волоса) новый синий краситель для обнаружения опухолей у мышей. Чтобы ускорить процесс, смесь нагрели до температуры чуть ниже точки кипения и оставили на ночь. К утру частицы стали синими.

Электронная микроскопия, проведённая экспертами Татьяной Орловой и Максимом Жуковским, показала, что произошло не только поглощение красителя. Исходные сферические частицы с пористой поверхностью превратились в сферические структуры, состоящие из более мелких шариков, заполненных красителем, с полостью внутри. Вся конструкция напоминала полую малину.

Дальнейшие эксперименты, проведённые аспирантом Джорданом Частином, подтвердили, что таким же способом в частицы можно загрузить противораковый препарат, который сохраняет свою активность и способность убивать раковые клетки.

Практическое значение и потенциал

• Метод позволяет модифицировать широкий спектр существующих препаратов, содержащих аминогруппы, потенциально повышая их эффективность или снижая побочные эффекты.
• Изменяя условия загрузки, можно варьировать толщину частиц и, следовательно, скорость высвобождения лекарства.
• Уникальная структура позволяет загружать в частицу несколько компонентов одновременно (например, лекарство во внешний слой и краситель внутрь), что упрощает отслеживание доставки.

Связь с природными процессами

Это открытие также проливает свет на малоизученный феномен биоминерализации. Процесс деградации и переформирования кремнезёма под действием аминосодержащих веществ, обнаруженный в лаборатории, может быть аналогичен тому, как микроскопические диатомовые водоросли формируют свои стекловидные панцири из кремнезёма при низких температурах.

«Широкий урок здесь в том, — говорит Смит, — что мы можем открывать в лаборатории, как работают природные процессы, а затем использовать эти знания, чтобы сымитировать их и создать что-то совершенно новое».