Наносистема доставки лекарств устраняет необходимость в сложных носителях

Исследователи из Университета Мельбурна (Caruso Nanoengineering Group) создали инновационную систему доставки лекарств с выдающимся потенциалом для улучшения разработки препаратов.

Команда разработала систему доставки, представляющую собой координационную сеть, состоящую только из ионов металлов и биомолекул — металл-биомолекулярную сеть (metal–biomolecule network, MBN). Эта система устраняет необходимость в сложных лекарственных "носителях", что делает её потенциально более полезной в ряде приложений.

Исследование, опубликованное в Science Advances, возглавлял профессор Фрэнк Карузо. Ведущими авторами выступили доктора Ваньцзюнь Сюй и Чжисин Линь.

Наночастицы MBN формируются путём комбинирования нетоксичных ионов металлов (например, кальция или железа) с фосфонатными биомолекулами (например, ДНК). Эти наночастицы химически и метаболически стабильны и обладают противовирусными, антибактериальными, противогрибковыми, противовоспалительными и противораковыми свойствами.

По словам доктора Чжисина, одним из ключевых преимуществ системы MBN может стать повышение успешности разработки лекарств, поскольку она использует материалы, высокосовместимые с организмом человека, и избегает потенциально токсичных систем-носителей.

"Мы создали функциональные металл-органические сети, которые могут легко собирать биомолекулярные препараты для биомедицинских применений", — отметил он.

Многие разработанные в мире системы-носители терпят неудачу из-за токсичности материалов, вызывающих иммунный ответ.

"В среднем только около одного из 10 000 соединений-кандидатов получает одобрение для выхода на рынок. Любые дополнительные, нефункциональные компоненты в носителях потенциально могут увеличить токсичность", — пояснил доктор Ваньцзюнь.

Команде удалось преодолеть проблему, когда "свободные" биомолекулы-грузы часто не достигают целевых клеток. За двухлетний проект они минимизировали использование лишних компонентов, создав более простую и потенциально более успешную систему без потери производительности.

Существуют различные стратегии для активации наночастиц MBN в нужном месте. Например, в кислой среде опухоли (как при раке молочной железы) инженерные наночастицы могут разбираться.

Профессор Карузо отметил, что MBN "настраиваемы": их размер, груз, потенциал таргетирования и другие свойства можно изменять, выбирая разные биомолекулы, ионы металлов и условия сборки. "Это обеспечивает модульный подход для создания многофункциональных наночастиц с разнообразным составом".

"Наша система даёт представление об основных механизмах сборки и позволит создать библиотеку биоактивных наночастиц для биомедицины и наук об окружающей среде", — сказал он.

Следующий этап исследований будет сосредоточен на более глубоком понимании системы MBN и её испытаниях для создания передовых материалов, направленных на лечение заболеваний.