Нановещества, имитирующие природу, могут доставлять лекарства будущего

Крошечные транспортные средства в 1000 раз меньше ширины человеческого волоса, замаскированные биологической оболочкой, могут обеспечить новые способы лечения рака с меньшими побочными эффектами.

Ученые создают новые «наномашины», имитирующие природные процессы, чтобы помочь в лечении таких заболеваний, как лейкемия и другие виды рака.

Троянский конь

Профессор Валентина Кауда (Политехнический университет Турина, Италия) руководит проектом TrojaNanoHorse по созданию нанокристаллов оксида цинка размером около 20 нм, способных убивать раковые клетки изнутри. Сами по себе кристаллы могут быть токсичны для здоровых клеток и вызывать иммунную реакцию.

Решение команды — создать вокруг кристаллов оболочку из липидов (жирных молекул), образующих внешнюю мембрану живых клеток. Эти везикулы размером 100-200 нм, выращенные из клеток в лаборатории, позволяют нанокристаллам избежать иммунной системы.

Поверхность везикул можно покрыть антителами против специфических раковых клеток для точного наведения. Связываясь с клеткой, липиды везикулы сливаются с её мембраной, высвобождая токсичный нанокристалл внутрь.

Использование везикул из собственных клеток пациента может позволить создавать персонализированные методы лечения. Подход уже протестирован в лаборатории на клетках лейкемии и рака шейки матки.

Самодвижущиеся капли

Другой подход, разрабатываемый в проекте ChemLife под руководством доктора Ларисы Флореа (Тринити-колледж Дублин, Ирландия), — создание самодвижущихся микро- и нанотранспортных средств.

Команда имитирует хемотаксис — движение микроорганизмов в ответ на химические градиенты (например, от низкой солёности к высокой). Они создали каплевидные везикулы, содержащие светочувствительные молекулы и поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Под воздействием света молекулы меняют форму, изменяя поверхностное натяжение по разные стороны капли. Это заставляет молекулы перетекать, двигая каплю вперёд. Управляя светом, можно точно направлять капли в трёхмерном пространстве со скоростью до 10.4 мм/с.

Доказано, что такие капли могут переносить и доставлять «груз» к другим каплям, запуская химическую реакцию. Также исследуется управление с помощью слабых электрических токов.

Микророботы из гидрогеля

Команда ChemLife также создаёт более сложные микромашины из гидрогеля размером в несколько микрометров с помощью 3D-печати. Эти структуры (например, цветкообразные) могут сжиматься и расширяться в ответ на изменение pH, температуры или импульсы света, поглощая или выделяя воду.

Цель — создать структуры с вращающимися жгутиками (как у бактерий) или червеобразные структуры, способные ползать. Их конечная задача — доставка лекарств или химическое зондирование, хотя тело человека представляет собой сложную среду для таких систем.

Потенциальное применение также включает доставку реагентов в промышленных процессах или создание мягких микро-захватов для манипуляции хрупкими компонентами, например, клетками.