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

Клик — и готово. За что дали Нобелевскую премию по химии в 2022 году Клик — и готово. За что дали Нобелевскую премию по химии в 2022 году

Зачем сегодня химики «кликают», и что для этого нужно?

N+1
Этот рок-певец пытался нанять киллера, чтобы убить свою жену! Узнайте, получилось ли Этот рок-певец пытался нанять киллера, чтобы убить свою жену! Узнайте, получилось ли

Что может произойти, если не избавляться от пугающих мыслей?

ТехИнсайдер
В центре Школы будущего будет стоять ребенок | At the Center of the School of the Future will be the Child В центре Школы будущего будет стоять ребенок | At the Center of the School of the Future will be the Child

Журналист Александр Мурашев — как школа может стать жизненным навигатором

Позитивные изменения
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
Отпустите меня! Отпустите меня!

Что делать, когда партнер хочет провести отдельно выходные или отпуск?

Добрые советы
Лучший секс в жизни: 7 личных историй мужчин и женщин — прочитайте откровенные признания Лучший секс в жизни: 7 личных историй мужчин и женщин — прочитайте откровенные признания

Семь откровенных историй о незабываемых моментах страсти

Psychologies
Отрывок из книги Филиппа Сэндса «Крысиная тропа» Отрывок из книги Филиппа Сэндса «Крысиная тропа»

Филипп Сэндс рассказывает историю семейного расследования Хорста Вехтера

СНОБ
Правильный йогурт Правильный йогурт

Калорийность, состав и еще 6 признаков качественной «молочки»

Лиза
Король меланхолии, царь грусти: почему все так любят Бена Аффлека Король меланхолии, царь грусти: почему все так любят Бена Аффлека

Почему скучающий Аффлек — единственная знаменитость, поистине близкая к народу

Правила жизни
Страшное бессилие Страшное бессилие

«Раневская»: попытка биографии

Weekend
«Россия в шубе» «Россия в шубе»

Русский мех: история, национальная идентичность и культурный статус

N+1
«Рисковать, так одной»: как советская полярница Нина Демме покоряла Арктику «Рисковать, так одной»: как советская полярница Нина Демме покоряла Арктику

Ученая Нина Демме осталась в истории первой профессиональной полярницей

Forbes
Осторожно, зависть Осторожно, зависть

Как справиться с завистью, если она причиняет дискомфорт

Лиза
Как смотреть «Берегись автомобиля» Рязанова Как смотреть «Берегись автомобиля» Рязанова

На какие хитрости пришлось пойти Рязанову, чтобы выпустить «Берегись автомобиля»

Культура.РФ
Обратный отсчет Обратный отсчет

Витамины и минералы anti-age для женщин 45+, которые помогают не стареть

Добрые советы
Как сблизиться с партнером: 4 простых шага — попробуйте в отношениях Как сблизиться с партнером: 4 простых шага — попробуйте в отношениях

Несколько шагов, которые помогут сделать ваш союз сильнее

Psychologies
Увечная тайна Увечная тайна

Как позднесоветское кино воображало и изображало Запад

Weekend
Влюбленность или любовь? 7 стадий глубокого чувства Влюбленность или любовь? 7 стадий глубокого чувства

Не всегда чувства, которые мы принимаем за любовь, оказываются прочными

Psychologies
Любимые парфюмы из 90-х — а ты помнишь эти легендарные ароматы? Любимые парфюмы из 90-х — а ты помнишь эти легендарные ароматы?

Куда ты переместишься во времени, едва вдохнув знакомый аромат?

VOICE
Этот актер играл Арагорна во Этот актер играл Арагорна во

Стюарт Таунсенд мог сыграть Арагорна

VOICE
Создан прочный суперсплав, отлично переносящий высокие температуры Создан прочный суперсплав, отлично переносящий высокие температуры

Ученые использовали новую технику 3D-печати для создания нового суперсплава

ТехИнсайдер
Могут ли на одном растении вырасти разные фрукты или овощи? Ответ вас удивит Могут ли на одном растении вырасти разные фрукты или овощи? Ответ вас удивит

Вырастить богатый и разнообразный урожай можно всего лишь на паре растений!

ТехИнсайдер
7 самых ожидаемых книжных новинок 2023 года 7 самых ожидаемых книжных новинок 2023 года

Семь отличных книг, на которые стоит обратить внимание в этом году

СНОБ
Какие установки про отношения пора выбросить из головы Какие установки про отношения пора выбросить из головы

Что нужно забыть, чтобы построить счастливые отношения?

Psychologies
Астрономы годами изучали 5000 сверхмассивных черных дыр, чтобы понять, почему те так странно мерцают Астрономы годами изучали 5000 сверхмассивных черных дыр, чтобы понять, почему те так странно мерцают

Ученые разгадали тайну необычного мерцания черных дыр во мраке космоса

ТехИнсайдер
Потерять — так миллиард Потерять — так миллиард

Учимся у рекордсменов потерь 2022 года

Деньги
Блиц-интервью: Георгий Дронов Блиц-интервью: Георгий Дронов

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

Лиза
Что общего у слона и голого землекопа? Долгая жизнь! И вот почему Что общего у слона и голого землекопа? Долгая жизнь! И вот почему

Почему одни виды млекопитающих живут намного дольше других

Вокруг света
Заменит ли искусственный интеллект креативные профессии Заменит ли искусственный интеллект креативные профессии

Как устроен цифровой мозг и может ли искусственный интеллект быть креативным

РБК
Все о куперозе: что делать с краснотой, сосудистыми звездочками и паутинкой на лице Все о куперозе: что делать с краснотой, сосудистыми звездочками и паутинкой на лице

Расспросили эксперта о причинах купероза, его лечении и профилактике

Правила жизни
Открыть в приложении