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

Wi-Fi нашего мозга: почему без клауструма люди стали бы глупыми и беспомощными Wi-Fi нашего мозга: почему без клауструма люди стали бы глупыми и беспомощными

Нейробиологи искали, где прячется сознание, а нашли «маршрутизатор»

Вокруг света
Почему астрономы до сих пор не нашли Девятую планету: охота во мраке Почему астрономы до сих пор не нашли Девятую планету: охота во мраке

Тайна Девятой планеты не первый год будоражит все научное сообщество

ТехИнсайдер
«Только когда я сам превратился в букашку, я понял, почему разглядывал природу» «Только когда я сам превратился в букашку, я понял, почему разглядывал природу»

Михаил Пришвин о людях, зверях и обществе

Weekend
Замена Мари Кондо: как работает парижская система уборки Мари Керу, созданная для семей с детьми Замена Мари Кондо: как работает парижская система уборки Мари Керу, созданная для семей с детьми

Концепция «экологии интерьера» от француженки Мари Керу

VOICE
7 привычек, по которым в Турции безошибочно узнают туриста из России 7 привычек, по которым в Турции безошибочно узнают туриста из России

Чем русские туристы кардинально отличаются от местных жителей Турции?

Вокруг света
Волшебник и малышка: как люди выгорают из-за несоответствия своих субличностей Волшебник и малышка: как люди выгорают из-за несоответствия своих субличностей

Отрывок из книги Леонида Кроля «Жизнь без выгорания»

Forbes
Свобода мысли: как выбрать убеждения, чтобы добиться успеха, — попробуйте в жизни Свобода мысли: как выбрать убеждения, чтобы добиться успеха, — попробуйте в жизни

Как изменить убеждения с пользой для себя

Psychologies
Как детище экс-президента США Trump Tower менялось вместе с имиджем Трампа Как детище экс-президента США Trump Tower менялось вместе с имиджем Трампа

Здание Trump Tower всегда было и остается какой-то большой аферой

Forbes
Гедонизм: смысл жизни или простое потребительство Гедонизм: смысл жизни или простое потребительство

Что такое жизнь в гедонизме? Хорошо это или плохо? К чему может привести?

ТехИнсайдер
Биоархеологи выяснили рацион 26 средневековых жителей Бергена Биоархеологи выяснили рацион 26 средневековых жителей Бергена

У средневековых мужчин и женщин из Бергена был разный рацион

N+1
12 лучших эпизодов великого сериала «Коломбо» 12 лучших эпизодов великого сериала «Коломбо»

Мы оставляем тебе улики и подсказки, с чего начинать смотреть сериал

Maxim
Как говорить с партнером о сексе Как говорить с партнером о сексе

Как нужно говорить с партнером о своих желаниях и страхах в сексе

СНОБ
«Скинамаринк»: как дешевый хоррор о детских страхах покорил интернет «Скинамаринк»: как дешевый хоррор о детских страхах покорил интернет

«Скинамаринк» — почему мы все так боимся темноты?

Forbes
Танцуем и худеем Танцуем и худеем

8 самых эффективных тренировок, для которых нужна только музыка

Лиза
Их сделали не Homo sapiens: посмотрите на обсидиановый топор из древней мастерской в Эфиопии Их сделали не Homo sapiens: посмотрите на обсидиановый топор из древней мастерской в Эфиопии

Миллион лет назад эти наконечники производила неизвестная группа гоминидов

Вокруг света
Айфон выключился и не включается: как решить проблему Айфон выключился и не включается: как решить проблему

Почему айфон может внезапно выключиться и что с этим сделать?

CHIP
Должны ли внуки благодарить за денежные подарки: 3 точки зрения — советы бабушкам и дедушкам Должны ли внуки благодарить за денежные подарки: 3 точки зрения — советы бабушкам и дедушкам

Деньги в подарок от бабушек часто воспринимаются как само собой разумеющееся

Psychologies
18 признаков «энергетических вампиров» и 3 приема самозащиты 18 признаков «энергетических вампиров» и 3 приема самозащиты

Чувствуете себя совершенно опустошенным после общения с другом или коллегой?

Psychologies
Как понять, что у тебя нехватка белка: самые яркие признаки, на которые не все обращают внимание Как понять, что у тебя нехватка белка: самые яркие признаки, на которые не все обращают внимание

Основные признаки, которые помогут заподозрить у себя дефицит белка

VOICE
Что делать, если в отношениях устраивает все, кроме секса: 4 шага к решению проблемы Что делать, если в отношениях устраивает все, кроме секса: 4 шага к решению проблемы

Как достичь гармонии в отношениях — как в спальне, так и за ее пределами?

Psychologies
Нехватка женщин и молодежь-чайлдфри: как Китай перестал быть самой населенной страной Нехватка женщин и молодежь-чайлдфри: как Китай перестал быть самой населенной страной

Почему население в Китае стареет и как к этому относятся китайские власти

Forbes
Что известно о Софье Егоровой – ведьме и новой жене рэпера Фараона Что известно о Софье Егоровой – ведьме и новой жене рэпера Фараона

Рассказываем, что известно о девушке рэпера Фараона

VOICE
Что делать при землетрясении: ответы на 5 самых важных вопросов Что делать при землетрясении: ответы на 5 самых важных вопросов

Нужно ли стоять в дверном проеме или выбегать из здания при землетрясении?

Maxim
В чем смысл жизни? Нейросеть ответила на 10 самых главных вопросов мироздания В чем смысл жизни? Нейросеть ответила на 10 самых главных вопросов мироздания

Вот что получилось: вопросы — наши, ответы — нейросети

Вокруг света
Глина навсегда: посмотрите на 7 впечатляющих керамических артефактов Глина навсегда: посмотрите на 7 впечатляющих керамических артефактов

Дошедшие до нас горшки и другие сосуды могут поведать много интересного

Вокруг света
Любовь по расчёту Любовь по расчёту

Инвестиции в искусство — одна из возможностей диверсифицировать свой портфель

Robb Report
Универсальный путешественник. Экспедиционный FJ Cruiser Универсальный путешественник. Экспедиционный FJ Cruiser

Что нужно для того, чтобы на одном внедорожнике поехать и в Сочи, и на Кольский

4x4 Club
10 худших мест для первого свидания - не совершайте эти ошибки! 10 худших мест для первого свидания - не совершайте эти ошибки!

10 мест, куда ни в коем случае не стоит идти на первое свидание

ТехИнсайдер
Анастасия Стоцкая: «Сцена лечит душу не только актёра, но и зрителей» Анастасия Стоцкая: «Сцена лечит душу не только актёра, но и зрителей»

Анастасия Стоцкая рассказала о секретах здоровья, молодости и о воспитании детей

Здоровье
С паяльником и напильником: как беларусы сами себе компьютеры собирали С паяльником и напильником: как беларусы сами себе компьютеры собирали

Энтузиасты, которые самостоятельно паяли компьютеры во времена позднего СССР

VC.RU
Открыть в приложении