Наномедицинская система для усиления терапевтического эффекта инъекционных препаратов

В статье на обложке мартовского номера Nature Nanotechnology Мауро Феррари представил доказательство концепции новой многоступенчатой системы доставки (multistage delivery system, MDS) для диагностических и терапевтических целей. Это открытие может значительно повысить эффективность инъекционных препаратов.

«Это наномедицина следующего поколения, — заявил Феррари. — Мы создаём сложные наноструктуры, чтобы обойти естественные защитные барьеры организма, найти опухоли и другие больные клетки и высвобождать терапевтические агенты или контрастные вещества контролируемым образом».

Исследование проводилось совместно с учёными из Онкологического центра им. М. Д. Андерсона и Университета Райса.

Проблема доставки и решение

Доставить внутривенные агенты к цели — сложная задача. По оценкам, только одна из примерно 100 000 молекул достигает нужного места. Это ставит врачей перед дилеммой: увеличить дозу (риск побочных эффектов) или уменьшить её (снижение терапевтического эффекта).

Многоступенчатый подход, по словам Феррари, необходим для преодоления естественных био-барьеров организма. Команда разработала MDS, состоящую из мезопористых частиц 1-й стадии, которые несут один или несколько типов наночастиц 2-й стадии. Те, в свою очередь, могут нести активные агенты или частицы более высокого порядка.

В исследовании продемонстрированы загрузка, контролируемое высвобождение и одновременная доставка in vitro квантовых точек и углеродных нанотрубок в клетки человека.

Перспективы системы

Помимо преодоления барьеров, команда работает над биохимическими модификациями для точной доставки MDS к конкретному раковому очагу. Предварительные данные показывают возможность локализованной доставки диагностических, терапевтических агентов или их комбинации к целевым клеткам.

После доставки молекулы высвобождаются контролируемо, а сама MDS разлагается за 24–48 часов, превращаясь в ортокремниевую кислоту, не оставляя следов в организме.

Методология исследования

Исследование стало возможным благодаря междисциплинарному подходу с участием математиков, физиков, инженеров, химиков и биологов. Для изучения объектов нанометрового размера использовались:

• Сканирующая электронная и атомно-силовая микроскопия.
• Динамическое светорассеяние.
• Флуориметрия и проточная цитометрия.
• Флуоресцентная и конфокальная микроскопия для изучения взаимодействия частиц с клетками.