Прямая доставка лекарств с помощью пор из углеродных нанотрубок

Современная медицина использует множество лекарств для борьбы с опасными заболеваниями, но доставка препаратов внутрь поражённых клеток остаётся сложной задачей.

Учёные из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL), Калифорнийского университета в Мерседе и Института биофизики Макса Планка (Германия) использовали углеродные нанотрубки для прямой доставки лекарств из липосом через плазматическую мембрану в клетку, облегчая слияние мембраны носителя с клеткой. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Проблема доставки лекарств

• Препараты часто плохо растворимы, токсичны для других тканей или быстро разрушаются в организме.
• Липосомные системы доставки инкапсулируют лекарства, но сталкиваются с компромиссом: стабильность носителя в кровотоке против лёгкого высвобождения груза в клетке-мишени.
• Большинство стратегий полагаются на эндосомальный путь проникновения, который неэффективен и часто ведёт к деградации препарата.

Решение с помощью углеродных нанотрубок

Учёные предположили, что поры из углеродных нанотрубок (CNTP) — короткие сегменты нанотрубок, встроенные в липидные мембраны — могут имитировать функцию вирусных пептидов слияния и помочь слиться липосомным носителям с мембранами раковых клеток.

Результаты экспериментов

• Платформа на основе димера CNTP малого диаметра действует как мощный промотор слияния мембран.
• Липосомы, нагруженные химиотерапевтическим агентом доксорубицином, доставляли препарат в раковые клетки, уничтожая большинство из них.

Механизм действия

Моделирование методом молекулярной динамики показало необычный механизм слияния: димеры CNTP соединяют везикулы, сближают мембраны, а затем сливают их внешние и внутренние слои, что приводит к полному смешению материала мембран и содержимого везикул.

Значение работы

• CNTP-липосомы могут стать основой для создания универсального носителя для прямой и высокоэффективной доставки лекарств, а также ДНК- и мРНК-вакцин через плазматическую мембрану.
• Эта стратегия может полностью обойти эндоцитозный путь, избежав проблем предыдущих методов доставки.