Контролируемое и целевое высвобождение лекарств

Исследователи открыли метод, позволяющий контролировать высвобождение активного агента с помощью магнитного наноносителя. Работа, проведённая EPFL, Институтом Адольфа Меркля и Университетской больницей Женевы, открывает новые возможности для разработки целевой терапии.

Некоторые лекарства по своей природе токсичны. Например, противораковые препараты, созданные для уничтожения больных клеток, также вредят здоровым. Чтобы ограничить побочные эффекты химиотерапии, было бы большим шагом вперёд высвобождать лекарство только в поражённой области тела. В рамках Национальной исследовательской программы «Умные материалы» (NRP 62) учёные доказали возможность использования наноносителя для транспортировки лекарств и их контролируемого высвобождения.

Этот наноконтейнер представляет собой липосому в форме везикулы. Его диаметр составляет 100–200 нанометров, что в 100 раз меньше человеческой клетки. Мембрана везикулы состоит из фосфолипидов, а внутри есть пространство для лекарства. На поверхности липосомы специфические молекулы помогают нацеливаться на злокачественные клетки и скрывать наноконтейнер от иммунной системы. Оставалось найти механизм для открытия мембраны по команде.

Наноэффект

Исследователи добились этого, интегрировав в липосомную мембрану суперпарамагнитные наночастицы оксида железа (SPION), которые становятся магнитными только в присутствии внешнего магнитного поля. Попадая в поле, SPION нагреваются. Тепло делает мембрану проницаемой, и лекарство высвобождается. Работоспособность метода доказали контролируемым высвобождением окрашенного вещества из липосом. «Мы действительно можем говорить о наномедицине, потому что, используя суперпарамагнетизм, мы эксплуатируем квантовый эффект, существующий только на уровне наночастиц», — объясняет Генрих Хофманн из EPFL. SPION также являются отличным контрастным агентом для МРТ, что позволяет отслеживать их местоположение и высвобождать лекарство точно в цели.

Создано для медицинской практики

«Чтобы максимизировать шансы на создание эффективного лечения, мы сосредоточились на наноконтейнерах, которые будут легко приняты врачами», — добавляет Хофманн. Эта стратегия ограничивает круг возможностей. Липосомы, уже используемые в ряде препаратов на рынке, состоят из природных фосфолипидов, которые также содержатся в мембранах человеческих клеток. Для их открытия исследователи выбрали SPION, уже изученные в многочисленных токсикологических исследованиях. Более эффективные материалы были проигнорированы из-за недостатка данных об их влиянии на человека. По форме использовали только сферические наночастицы, считающиеся более безопасными, чем волокнистые. Интенсивность и частота магнитного поля, необходимые для высвобождения агента, совместимы с физиологией человека.

Эта комбинация параметров поставила перед учёными новую задачу: чтобы достичь температуры, достаточной для открытия липосом, им пришлось увеличить размер SPION с 6 до 15 нанометров, при том что толщина мембраны везикул составляет всего 4–5 нанометров. Решением стала работа группы Алке Финк из Института Адольфа Меркля, которой удалось сгруппировать SPION в одной части мембраны, что также облегчило детектирование с помощью МРТ. Перед началом тестов in vivo исследователи намерены детальнее изучить интеграцию SPION в липосомную мембрану.