Настраиваемое покрытие позволяет наночастицам «путешествовать автостопом», минуя иммунную систему
Наночастицы — перспективный инструмент для доставки лекарств, позволяющий вводить препараты непосредственно в нужную часть тела и избегать тяжелых побочных эффектов, характерных для химиотерапии.
Однако существует проблема: наночастицы не могут преодолеть первую линию защиты иммунной системы — белки сыворотки крови, которые метят потенциальных «захватчиков». Из-за этого лишь около 1% наночастиц достигают своей цели.
Команда исследователей под руководством Самира Митраготри из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук (SEAS) разработала ионную «силовую защиту», которая предотвращает связывание и «маркировку» наночастиц белками.
В экспериментах на мышах наночастицы, покрытые ионной жидкостью, циркулировали в организме значительно дольше, чем непокрытые. Неожиданно 50% наночастиц достигли легких. Это первый случай использования ионных жидкостей для защиты наночастиц в кровотоке.
«Тот факт, что это покрытие позволяет наночастицам проскользнуть мимо сывороточных белков и «проехать автостопом» на эритроцитах, действительно удивителен. Как только вы эффективно боретесь с иммунной системой, открывается множество возможностей», — сказал Митраготри.
Исследование опубликовано в Science Advances.
Ионные жидкости — по сути, жидкие соли — это высоконастраиваемые материалы, способные нести заряд. Ученые покрыли наночастицы ионной жидкостью холин гексеноат, которая «отталкивает» сывороточные белки.
Попав в организм, эти частицы спонтанно прикреплялись к поверхности эритроцитов и циркулировали, пока не достигали плотной капиллярной сети легких, где «срывались» в легочную ткань.
«Это явление «автостопа» стало совершенно неожиданным открытием, — сказал Митраготри. — 50% введенной дозы все еще оставалось в легких через 24 часа».
Исследователям еще предстоит понять точный механизм, объясняющий, почему частицы так эффективно попадают в легочную ткань. Однако работа демонстрирует высокую точность системы.
«Это очень модульная технология, — сказала Иден Таннер, соавтор исследования. — Любую наночастицу с измененной поверхностью можно покрыть ионными жидкостями, а самих ионных жидкостей — миллионы, и их свойства можно настраивать. Можно подобрать и наночастицу, и жидкость для таргетной доставки в конкретные области тела».
«Нам, как научному сообществу, нужно как можно больше инструментов для борьбы с иммунной системой и доставки лекарств по назначению. Ионные жидкости — новейший инструмент в этом направлении», — заключил Митраготри.