Химики из Университета ИТМО учатся использовать повышение температуры и снижение кислотности, характерные для воспаления, для борьбы с ним. Они смоделировали средство доставки лекарства, высвобождающее его именно в пострадавшем участке тела. При этом остальные ткани не будут задеты. Это делает препарат более эффективным и безопасным. Результаты исследования опубликованы в журнале Королевского химического общества (Великобритания).
Российские препараты с системой точной доставки появятся на рынке через пять лет
Одна из самых перспективных платформ для доставки медикаментов — металл-органические каркасы. Это пористые полимеры с включением металла. Компьютерное моделирование позволяет предсказать свойства таких структур и выбрать наиболее подходящую для конкретного лекарства.
Ученые из Университета ИТМО с помощью компьютерного моделирования выяснили, что подобный материал на основе марганца разрушается под действием кислорода и перекиси водорода. Существенная концентрация этих двух веществ характерна для воспалений и опухолей. Это можно использовать при разработке системы доставки необходимых в таких случаях лекарств.
— В таких участках ткани в клетках образуются активные формы кислорода. Мы смоделировали, как простейшие из них взаимодействуют с металлическим центром каркаса, — рассказала «Известиям» сотрудник лаборатории «Растворная химия передовых материалов и технологий» Университета ИТМО Елена Храменкова.
Выяснилось, что в воде изучаемая структура стабильна. Но при добавлении кислорода и перекиси водорода (при этом растет кислотность среды) начинается ее разрушение. Дело в том, что ионы марганца связываются с кислородом и вызывают деформацию пористой структуры. Накопление таких повреждений приводит к разрушению материала. Повышение температуры ускоряет этот процесс. И значит, если загрузить в его поры лекарство, в организме оно будет высвобождаться не везде. Это случится только там, где есть воспаление.
По словам ученых, сейчас прошел начальный этап исследований. Теперь ученые планируют перейти к моделированию всего каркаса и загрузки веществ в его поры. Это позволит понять, как происходит захват молекулы препарата, выбрать наиболее оптимальную структуру полимера.
— Это достаточно амбициозная цель. Но мы верим, что такие исследования помогут целенаправленно создавать по-настоящему эффективные и безопасные препараты, — рассказал сотрудник лаборатории Михаил Полынский. Как сообщил «Известиям» заведующий лабораторией молекулярной биологии и биохимии Первого МГМУ имени Сеченова Андрей Замятнин, с помощью активных форм кислорода (АФК) живые клетки сигнализируют о своем состоянии.
— Как правило, повышение уровня АФК означает, что идет патологический процесс, в том числе воспаление. Уверен, что разработка, позволяющая специфично выделять вещества в ответ на такое увеличение, найдет применение не только при коррекции воспалительных процессов. Его можно использовать также и при лечении онкологии, нейродегенерации, целого ряда других социально значимых заболеваний человека, — отметил Андрей Замятнин.
