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

Великий фильтр: как землянам обойти закон, который обрекает все цивилизации на самоуничтожение? Великий фильтр: как землянам обойти закон, который обрекает все цивилизации на самоуничтожение?

Ученые предложили человечеству способ избежать гибели

Вокруг света
Королева Twitch: как 20-летняя москвичка прославилась на стримах под укулеле Королева Twitch: как 20-летняя москвичка прославилась на стримах под укулеле

Как Мирзоева стала одной из самых популярных в России стримерш?

Forbes
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
Больше, чем отмороженный пенис: о чем на самом деле биография принца Гарри Больше, чем отмороженный пенис: о чем на самом деле биография принца Гарри

Что ценного есть в биографии принца Гарри?

Psychologies
Что такое шибари и стоит ли в это ввязываться Что такое шибари и стоит ли в это ввязываться

Что нужно знать, прежде чем браться за веревки?

Maxim
10 фактов, которые притворяются мифами (и наоборот) о «зеленой фее» — абсенте 10 фактов, которые притворяются мифами (и наоборот) о «зеленой фее» — абсенте

Среди всех алкоголиков любители абсента стоят особняком

Maxim
Право на спорт Право на спорт

История Специальных игр в мире началась 60 лет назад

Men Today
Выводит из строя «иммунную полицию»: как соль берет под контроль процессы в организме и чем это грозит Выводит из строя «иммунную полицию»: как соль берет под контроль процессы в организме и чем это грозит

Есть больше пяти граммов соли в день может быть опасно, напомнили ученые

Вокруг света
Топ-5 упражнений на выносливость Топ-5 упражнений на выносливость

Эти упражнения стоит освоить каждому!

Лиза
7 чудес света: античные и современные 7 чудес света: античные и современные

Античные и новые чудеса света, на которые можно взглянуть сейчас

ТехИнсайдер
Трудности переводов Трудности переводов

Как россиянам за границей получить доступ к своим средствам

Деньги
Волосы в сливе и носки в каждом углу: что россиян больше всего бесит в партнерах? Волосы в сливе и носки в каждом углу: что россиян больше всего бесит в партнерах?

С какими поступками любимых (не) мирятся многие интернет-пользователи?

Psychologies
Что такое слюна и зачем она нужна? Что такое слюна и зачем она нужна?

Какую роль играет слюна в пищеварении?

ТехИнсайдер
Ловушка эффективности: почему 24 часов в сутках никогда не хватает Ловушка эффективности: почему 24 часов в сутках никогда не хватает

Отрывок из книги «Четыре тысячи недель: тайм-менеджмент для смертных»

Inc.
Как живут люди с синдромом Аспергера Как живут люди с синдромом Аспергера

Что такое синдром Аспергера?

ТехИнсайдер
Депрессия: шаг в пропасть Депрессия: шаг в пропасть

Как распознать у себя депрессию и скорее начать её лечение?

ТехИнсайдер
Продукты, полезные для печени: что пора добавить в рацион Продукты, полезные для печени: что пора добавить в рацион

Как заботиться о печени правильно

Psychologies
Подобрать образ для метавселенной: как индустрия моды примеряет на себя мир NFT Подобрать образ для метавселенной: как индустрия моды примеряет на себя мир NFT

Какие проекты, связанные с NFT, запускаются в индустрии моды

Forbes
Анна Плетнева: «Я активно практикую женскую дружбу» Анна Плетнева: «Я активно практикую женскую дружбу»

Анна Плетнева рассказала о секретах сексуальности и своей музыкальной карьере

VOICE
Муж в тени артистки: история жены Си Цзиньпина — первой леди Китая Пэн Лиюань Муж в тени артистки: история жены Си Цзиньпина — первой леди Китая Пэн Лиюань

Пэн Лиюань стала знаменитостью задолго до того, как весь Китай узнал имя ее мужа

Forbes
Игра вдолгую | The Long Game Игра вдолгую | The Long Game

Точки роста и перспективы Social Impact Bonds в России

Позитивные изменения
8 фильмов для тех, кому понравился (или не понравился) «Вавилон» 8 фильмов для тех, кому понравился (или не понравился) «Вавилон»

Фильмы, посвященные истории Голливуда начала XX века

Правила жизни
Красные флаги: восемь поводов сменить инвестиционного советника Красные флаги: восемь поводов сменить инвестиционного советника

Как выбрать инвестиционного советника и на что обратить внимание?

Forbes
Парижанки уже не ориентир: на кого теперь равняются девушки с чувством стиля Парижанки уже не ориентир: на кого теперь равняются девушки с чувством стиля

Трендсеттеры нового поколения постепенно перебираются в Копенгаген

VOICE
Как бросить курить? Поможет Как бросить курить? Поможет

Может ли новое умное устройство одежды помочь бросить курить?

ТехИнсайдер
Азы Таро: что нужно знать, чтобы твоя колода не пылилась на полке Азы Таро: что нужно знать, чтобы твоя колода не пылилась на полке

Что нужно знать, чтобы прибегать к помощи карт самостоятельно

VOICE
Бот знает: как устроены языковые модели и к чему ведет конкуренция на этом рынке Бот знает: как устроены языковые модели и к чему ведет конкуренция на этом рынке

Из чего состоят разговорные боты и чего ждать от многообещающих новинок?

Forbes
Жерла планеты Жерла планеты

Действующие вулканы – это двери из огненного подземелья

Вокруг света
«Жёсткий откат на десять лет назад» или «пятилетка за два года»: три истории от айтишников, уехавших работать в Берлин «Жёсткий откат на десять лет назад» или «пятилетка за два года»: три истории от айтишников, уехавших работать в Берлин

О легализации и бюрократии, а также поиске жилья, быте и ИТ-сфере в Германии

VC.RU
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
Открыть в приложении