Новый метод доставки терапевтических препаратов с использованием удлинённых нанокристаллов

Исследователи из Университета Монаша использовали передовые методы в ANSTO для изучения создания новых удлинённых полимерных нанокапсул с высокой нагрузкой нанокристаллов лекарства. Это может повысить точность доставки препарата к цели, а также снизить частоту дозирования и побочные эффекты.

Данный метод ранее не исследовался и является новаторским в области применения коллоидной науки для доставки лекарств.

Команда создала новые удлинённые полимерные нанокапсулы, отличающиеся от более известных сферических. Они были изготовлены с использованием удлинённых липосом или поверхностно-актельных везикул, а в качестве шаблона применялись нанокристаллы лекарства.

Результаты показали, что удлинённую структуру можно сохранить, а метод загрузки для формирования стержневидных нанокристаллов лекарства внутри липосом является практичным решением. Комбинация высокой нагрузки препаратом (в форме инкапсулированных нанокристаллов) и несферической формы липосом представляет собой более эффективную систему доставки.

"Удлинённая форма лучше, потому что иммунным клеткам сложнее её поглотить, а терапевтическая эффективность в целевой области может быть максимизирована", — объяснила исследователь Юньсинь (Синди) Сяо.

После получения обнадёживающих структурных результатов с использованием липосомального шаблона (исследованного на линии малого угла рассеяния рентгеновских лучей в Australian Synchrotron и на нейтронных инструментах Bilby и Kookaburra), этот шаблон был использован для формирования удлинённых полимерных нанокапсул.

В эксперименте нанокристаллы антибиотика ципрофлоксацина были инкапсулированы в удлинённые нанокапсулы (примерно 200 нм на 30–50 нм). Важно, что при извлечении тестовых нанокристаллов лекарства из удлинённых нанокристаллов в процессе растворения форма капсул сохранялась. Это открывает возможность их использования для доставки ряда активных фармацевтических веществ, например, противораковых препаратов.

Для детального изучения системы потребовалось различать три слоя: нанокристаллы лекарства, удлинённый липосомальный шаблон и сшитый полимер. Поскольку шаблон и нанокапсулы связаны, это сложная задача. Здесь помогли дейтерирование и рассеяние нейтронов.

В экспериментах в Australian Centre for Neutron Scattering использовался дейтерированный фосфолипид от National Deuteration Facility для формирования нанокристаллов. Это позволило инструменту малого угла рассеяния нейтронов Bilby исследовать две разные части системы. Разница в рассеянии нейтронов атомами водорода и дейтерия в экспериментах с контрастированием позволяет изучать отдельные компоненты сложной системы.

Исследователи использовали Bilby для анализа формирования полимеров на поверхности удлинённого липосомального шаблона. Они определили толщину удлинённого полимерного слоя и выяснили, какие части системы растягиваются.

"Этот подход позволяет визуализировать разные части образцов независимо", — сказала Сяо.

Поскольку жёсткая полимерная оболочка может адаптироваться к форме шаблона, её особенности сохраняются. Синтез слоя полимера на поверхности нанокапсул (вместо прямой доставки липосом) даёт сшитому полимеру способность медленно и безопасно высвобождать лекарство. Полимерная оболочка дополнительно замедляет диффузию препаратов из наноносителей, снижая побочные эффекты и частоту доз.

Работа группы ранее была опубликована в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. Это исследование стало финалистом премии ANSTO's Neutron and Deuteration Impact Awards и представлено для публикации.