Как устроена доставка лекарств на основе гигантских неорганических молекул

N+1Наука

Сопровождение грузов

Как устроена доставка лекарств на основе гигантских неорганических молекул

Эдуард Кацман

Необычно большие неорганические молекулы — полиоксометаллаты — могут лечь в основу новых систем пролонгированной доставки лекарств. Гигантские комплексы из атомов переходных металлов и кислорода способны модифицировать структуру гидрогелей так, чтобы обеспечить медленное и равномерное высвобождение помещенных в гель препаратов. Вместе с УрФУ рассказываем, как на основе полиоксометаллатов строят системы, которые в будущем составят конкуренцию бинтам и уколам.

Вовремя и не больно

Терапия многих заболеваний и состояний часто осложняется не отсутствием лекарств, а несовершенными методами их доставки в организм. Сегодня эффективные гормональные и антиретровирусные препараты способны надолго продлить срок жизни людям с диагнозами, которые раньше считались приговором. Однако их постоянный прием сложно контролировать, особенно когда речь идет о детях, да и сами по себе инъекции — очень неприятная процедура.

Решить или хотя бы облегчить эту проблему можно с помощью устройств пролонгированной доставки лекарств. Они выглядят по-разному: например, как обычные таблетки или капсулы, в которые действующее вещество помещается так, чтобы препарат высвобождался постепенно. Давно используются мембранные полимерные имплантаты, постепенно высвобождающие препарат на слизистые оболочки, и подкожные импланты, поставляющие действующее вещество в кровь. Существуют также пластыри с микроиглами для пролонгированной трансдермальной доставки лекарств.

Пример устройства для пролонгированной доставки лекарств — полимерное кольцо (используется этиленвинилацетат). После введения во влагалище в течение трех недель равномерно высвобождает препараты в слизистую оболочку. Flickr / Niaid

Одна из наиболее распространенных концепций таких устройств — биосовместимые гидрогели с начинкой из лекарства. Гель вводят под кожу, где жидкости тела постепенно проникают в его поры, вымывая или химически высвобождая препарат.

Управление свойствами

Главная задача создателей гидрогелевых устройств для пролонгированной доставки лекарств — научиться управлять скоростью высвобождения препарата. Она должна быть не слишком быстрой и постоянной в течение всего срока действия устройства. Для этого ученые учатся создавать гидрогели с заданными характеристиками. Одно из решений для управления их свойствами — темплаты. Это объекты (большие молекулы, наноразмерные кластеры или кристаллы, надмолекулярные ансамбли, такие как мицеллы или комплексы белков), способные задавать структуру своему окружению. За счет межмолекулярных взаимодействий полимерные молекулы, из которых состоит гель, определенным образом организуются вокруг темплата.

В качестве темплатов могут выступать различные структуры, как правило обладающие устойчивой геометрией и при этом достаточно активные, чтобы образовывать межмолекулярные связи со своим окружением. В качестве темплатов используются как эмульсии органических молекул, скажем ПАВы, так и неорганические структуры. В гидрогелевых химических сенсорах, например, применяются кремниевые частицы, вокруг которых определенным образом выстраивается матрица органического полимера.

Особый интерес для создателей гелей представляют большие молекулы сложной, но управляемой геометрии, имеющие текстурированную поверхность, которую можно модифицировать за счет:

  • ковалентных связей;
  • водородных связей;
  • ван-дер-ваальсовых взаимодействий;
  • хаотропного эффекта, связанного с нарушением водородных связей в водном растворителе.

К таким объектам относятся нанокластерные полиоксометаллаты, достигающие в диаметре порядка трех нанометров.

Металлические великаны

В школьном курсе химии рассказывают, что неорганические молекулы обычно небольшие, а органические, наоборот, могут состоять из сотен и даже тысяч атомов. Полиоксометаллаты (ПОМ) — исключение из правил: это неорганические соединения, состоящие иногда из сотен атомов (самый большой ПОМ — Мо368, он имеет форму лимона или мяча для регби). В их состав входят атомы переходных металлов (чаще всего говорят о соединениях молибдена, ванадия, железа, вольфрама), кислорода и меньшего количества атомов других неметаллов — например, серы, фосфора, кремния, мышьяка и др. Это одни из самых крупных известных неорганических молекул.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Поедающий кости: найденный у мумий патоген не утратил активности за 9 тысяч лет Поедающий кости: найденный у мумий патоген не утратил активности за 9 тысяч лет

Древняя болезнь, которая разрушает скелет изнутри

Вокруг света
«Дочка» «Росатома» пообещала российским электромобилям уникальные батареи «Дочка» «Росатома» пообещала российским электромобилям уникальные батареи

Компания «Рэнера» обещает освоить производство батарей для электромобилей

РБК
Серьезное упущение: что такое неглект и как его распознать Серьезное упущение: что такое неглект и как его распознать

Может ли невнимательность и нечуткость превратиться в инструмент насилия

Forbes
Крестная мать Google и YouTube: история Сьюзен Войджицки Крестная мать Google и YouTube: история Сьюзен Войджицки

Какой вклад Сьюзен Войджицки внесла в развитие техногиганта Google

Forbes
Король внедорожников. Стоит ли покупать подержанный Range Rover? Король внедорожников. Стоит ли покупать подержанный Range Rover?

Ни один автомобиль так не зависит от правильного обслуживания, как Range Rover

4x4 Club
«Невеликость жизни должна быть компенсирована величием державы»: зачем власти цензура «Невеликость жизни должна быть компенсирована величием державы»: зачем власти цензура

Что значит введение цензуры и отказ от свободы слова для российского общества?

Forbes
ТОП 5 самых быстрых машин в мире ТОП 5 самых быстрых машин в мире

Каким четырехколесным богам сегодня поклоняются в мире?

РБК
Как использовать зубную пасту в хозяйстве: топ-10 гениальных лайфхаков для дома, которые пригодятся каждому Как использовать зубную пасту в хозяйстве: топ-10 гениальных лайфхаков для дома, которые пригодятся каждому

Зубная паста — отличное средство для красоты и дома!

ТехИнсайдер
«Невежество» Эйзенштейна и нападки на Гайдая: как советское кино жило под цензурой «Невежество» Эйзенштейна и нападки на Гайдая: как советское кино жило под цензурой

Как СССР цензурировал кинематограф

Forbes
10 вопросов детскому стоматологу 10 вопросов детскому стоматологу

Частые вопросы про детские зубы, которые волнуют мамочек

Лиза
Consumer Reports утверждает, что BMW делает лучшие автомобили, а Land Rover – худшие Consumer Reports утверждает, что BMW делает лучшие автомобили, а Land Rover – худшие

Оценки дорожных испытаний и надёжности автомобилей лучших брендов

4x4 Club
Ученый предложил простое научное объяснение случаям встречи человека и йети Ученый предложил простое научное объяснение случаям встречи человека и йети

Кого люди видели в темном лесу: йети или просто медведя?

ТехИнсайдер
Модификация жизни Модификация жизни

Как сохранить здоровье, не обращаясь к врачу

N+1
Кто-то зовет в снежной степи: чем привлекает бурятское современное искусство Кто-то зовет в снежной степи: чем привлекает бурятское современное искусство

Мифические существа и нежные натюрморты: работы художницы Аллы Цыбиковой

Forbes
Сергей Потоцкий: «Не признавать законности захвата власти большевиками» Сергей Потоцкий: «Не признавать законности захвата власти большевиками»

Среди российских военных агентов особое место занимал Сергей Николаевич Потоцкий

Дилетант
Блиц-интервью: Георгий Дронов Блиц-интервью: Георгий Дронов

Актер Георгий Дронов — об отношении к своей популярности и «папе» Борисе Клюеве

Лиза
Черная нога: как хамон стал деликатесом и съедобным символом Испании Черная нога: как хамон стал деликатесом и съедобным символом Испании

Свисающие с потолка свиные окорока — давняя гордость испанских ресторанов

Вокруг света
Худшие национальные блюда всех времен и народов Худшие национальные блюда всех времен и народов

Путеводитель по миру гурманов обновил свой рейтинг самой несъедобной еды

Maxim
Нобелевка по-русски: как в России появилась первая частная премия для ученых Нобелевка по-русски: как в России появилась первая частная премия для ученых

Заслуга в учреждении премии для ученых принадлежит представителю семьи Демидовых

Вокруг света
Бегство и соблазны: почему подростки начинают употреблять наркотики. 10 главных причин Бегство и соблазны: почему подростки начинают употреблять наркотики. 10 главных причин

Какие внешние факторы сказываются на формировании зависимости у подростков?

Psychologies
Астрономы наконец узнали, почему два роя астероидов, следующих за Юпитером, так сильно отличаются друг от друга Астрономы наконец узнали, почему два роя астероидов, следующих за Юпитером, так сильно отличаются друг от друга

Юпитер не одинок на своем орбитальном пути вокруг Солнца

ТехИнсайдер
Дженнифер Лопес. Путь наверх Дженнифер Лопес. Путь наверх

Женщина-звезда, певица, актриса, продюсер, бизнесвумен становится все интереснее

Караван историй
Почему развод не всегда самое лучшее решение: мнение семейного психотерапевта Почему развод не всегда самое лучшее решение: мнение семейного психотерапевта

Почему разрывать отношения не всегда хорошо

Psychologies
Не навреди. Как развивается робототехника в России Не навреди. Как развивается робототехника в России

Генеральный директор «Корпорации роботов» — о проблемах инжиниринга в России

СНОБ
Что такое желчь и как она отмывает посуду и желудок от жира Что такое желчь и как она отмывает посуду и желудок от жира

Где фабрика по производству желчи и чем отличается печеночная желчь от пузырной?

Вокруг света
«Играю не только сильных героинь»: Александра Бортич о сериале «Фишер» и новых ролях «Играю не только сильных героинь»: Александра Бортич о сериале «Фишер» и новых ролях

Александра Бортич — про уместность мрачного кино в современных реалиях

Forbes
Хотите перейти на электронные водительские права? Не спешите: вот что об этом думает юрист Хотите перейти на электронные водительские права? Не спешите: вот что об этом думает юрист

Как пользоваться электронными правами?

ТехИнсайдер
Весна патриарха Весна патриарха

Как Карл Теодор Дрейер отрекся от датского кино, чтобы стать его главной фигурой

Weekend
О чем поют ветра Гоби: как российские путешественники покорили монгольскую пустыню на мотовездеходах О чем поют ветра Гоби: как российские путешественники покорили монгольскую пустыню на мотовездеходах

Участник необычной экспедиции поделился впечатлениями с «Вокруг света»

Вокруг света
Даже целоваться! 10 вещей, которые точно нельзя делать после татуажа губ Даже целоваться! 10 вещей, которые точно нельзя делать после татуажа губ

Рассказываем о главных табу для девушек, сделавших перманентный макияж

VOICE
Открыть в приложении