Наноразмерная упаковка может помочь в доставке противораковых препаратов

Природа создала богатый арсенал мощных противораковых соединений, таких как Таксол (Taxol), впервые выделенный из тихоокеанского тиса, и рапамицин (rapamycin), полученный из почвенной бактерии.

Однако есть проблема: многие природные противораковые молекулы крупные, сложные и жирорастворимые, что затрудняет их введение пациентам и поддержание в крови достаточно долго для атаки на мишени.

Работая в области "наномедицины", профессор фармации Университета Висконсин-Мэдисон Глен Квон (Glen Kwon) стремится улучшить доставку таких препаратов, делая их более селективными к опухолям и повышая их растворимость в воде. Существующие стандартные методы включают растворение препаратов в органических растворителях, таких как этанол, или с помощью мылоподобных молекул — поверхностно-активных веществ (ПАВ).

"Представьте, что ПАВ или мыло вводят пациенту. Но мы делаем это для многих противораковых препаратов, хотя сейчас подходы становятся более сложными", — говорит Квон.

Вместо этого Квон помещает нерастворимые в воде препараты внутрь наноразмерных сфер, называемых полимерными мицеллами, которые могут долго циркулировать в кровотоке. Как и мыло, полимеры, составляющие его мицеллы, содержат "гидрофобную" область (отталкивает воду) и "гидрофильную" (притягивает воду). В воде полимеры спонтанно собираются в крошечные сферы с гидрофобным центром и гидрофильной внешней оболочкой.

Мыло растворяет жир в воде, помещая масло и жир внутрь ядра мицелл. Подход Квона работает так же: при смешивании с жирорастворимым препаратом полимерные мицеллы заключают соединение внутрь себя. Окруженное гидратированной внешней оболочкой мицеллы, лекарство становится гораздо более растворимым в воде, чем обычно.

В отличие от мыла, мицеллы Квона состоят из безвредных и биосовместимых полимеров, включая биоразлагаемое соединение, уже используемое для длительного высвобождения в противозачаточных средствах.

Полимерные мицеллы не только безопаснее и удобнее в применении, но и, как обнаружил Квон, поддерживают такие препараты, как рапамицин, в плазме крови дольше, чем стандартные формы. Это многообещающий результат, который может дать препаратам больше шансов накопления в опухолях.

Полимерные мицеллы также могут облегчить создание более сильных "коктейлей" для борьбы с раком, содержащих более одного химиотерапевтического агента. Сейчас это сложно, потому что гидрофобные препараты в растворе вместе стремятся "выпасть в осадок" (crash out), становясь частицами, агрегированными — и бесполезными.

"Мы заложили основу для одновременной комбинированной лекарственной терапии. Это все уже проверенные препараты, но с точки зрения доставки мы думаем, что можем улучшить ситуацию", — говорит Квон.