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
Прикладная нумизматика: как найти редкую и дорогую монету Прикладная нумизматика: как найти редкую и дорогую монету

У каждого в кошельке есть дорогая монета. Просто нужно знать, что искать!

Maxim
Любимый яд Агаты Кристи: как убивает стрихнин Любимый яд Агаты Кристи: как убивает стрихнин

Отрывок из книги Нила Брэдбери «Яды: великолепная история человечества»

ТехИнсайдер
Анна Зайкова: «Это был счастливый билет, который мне вручил Марк Анатольевич Захаров» Анна Зайкова: «Это был счастливый билет, который мне вручил Марк Анатольевич Захаров»

Подошел мужчина, показал мою фотографию в телефоне и сказал: «Вы очень похожи»

Караван историй
День, когда мы идем друг к другу: почему важно праздновать 14 февраля День, когда мы идем друг к другу: почему важно праздновать 14 февраля

Попробуем разобраться, зачем нам вообще нужен день святого Валентина

VOICE
Какие звуки вызывают чувство тревоги и как от них можно защититься? Какие звуки вызывают чувство тревоги и как от них можно защититься?

Почему определенные шумы вселяют в нас чувство тревоги?

Psychologies
Народный альтист Народный альтист

Юрий Башмет о коллекционировании, великих друзьях и о концертах в день рождения

Robb Report
Сибирский ананас Сибирский ананас

Польза облепихового масла для красоты и здоровья

Лиза
Триумф геронтологии. Как восстанавливают старые японские внедорожники Триумф геронтологии. Как восстанавливают старые японские внедорожники

Настоящие внедорожники, несущие в себе дух «старой школы»

4x4 Club
Страсти русского «царь-баса»: как Федор Шаляпин жил на две семьи Страсти русского «царь-баса»: как Федор Шаляпин жил на две семьи

Запутанная личная жизнь Федора Шаляпина

VOICE
Дороже жизни. Почему современные подростки привязаны к своим смартфонам Дороже жизни. Почему современные подростки привязаны к своим смартфонам

Какую роль в жизни подростков играет вопрос престижа

СНОБ
Молчи и танцуй: 14 советов об отношениях из старых книг и глянцевых журналов Молчи и танцуй: 14 советов об отношениях из старых книг и глянцевых журналов

Делимся старыми советами и не рекомендуем следовать им в домашних условиях

Правила жизни
Новый вид “американского морского черта” заметили в Атлантике. Рыба с Новый вид “американского морского черта” заметили в Атлантике. Рыба с

Неизвестный представитель и без того непростого вида рыб

ТехИнсайдер
Война за Аляску Война за Аляску

Как проходило освоение Россией Аляски

Дилетант
Колесо эмоций Роберта Плутчика: как разобраться в себе — используйте простой инструмент Колесо эмоций Роберта Плутчика: как разобраться в себе — используйте простой инструмент

Рассказываем о простом инструменте, который помогает ориентироваться в эмоциях

Psychologies
Синдром «героя реалити-шоу»: как снимаются программы о преображении — рассказ продюсера Синдром «героя реалити-шоу»: как снимаются программы о преображении — рассказ продюсера

Продюсер рассказывает о закулисье реалити-шоу о преображениях

Psychologies
5 случаев, когда за искусственный интеллект выдавали реальных людей 5 случаев, когда за искусственный интеллект выдавали реальных людей

На рассвете своего развития многие компании выдавали живых работников за ИИ

ТехИнсайдер
Пять cамых громких терактов, за которые никто не взял ответственность Пять cамых громких терактов, за которые никто не взял ответственность

Последние четверть века теракты все чаще совершают анонимные группы

Maxim
5 напитков полезных для здоровья вашего мозга 5 напитков полезных для здоровья вашего мозга

Можно поддерживать свой мозг с помощью продуктов питания и здоровых напитков

ТехИнсайдер
Великое Хеттское царство за три года погубила засуха Великое Хеттское царство за три года погубила засуха

Хеттское царство было сильнейшим, но не смогло противостоять засухе

ТехИнсайдер
Нам только спросить Нам только спросить

Все отношения разные, но вопросы, которые возникают в них, похожи

VOICE
Отеки, покраснение лица и деформация ногтей: 7 особенностей внешности, которые выдают проблемы с сердцем Отеки, покраснение лица и деформация ногтей: 7 особенностей внешности, которые выдают проблемы с сердцем

Как вовремя заметить сигналы организма и понять, что пора к врачу

Psychologies
Между нами тает лед Между нами тает лед

Фигуристки Алина Загитова и Анна Щербакова – о дружбе и конкуренции

VOICE
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
Врать будете? Врать будете?

Автор VOICE неделю говорила правду – и даже почти не устала

VOICE
Феминизм: как женщины борются за свои права Феминизм: как женщины борются за свои права

Как и почему зародился феминизм, и как его вообще понимать?

ТехИнсайдер
Материнство по выбору: женщины, боровшиеся за право на контрацепцию Материнство по выбору: женщины, боровшиеся за право на контрацепцию

Рассказываем о секс-просветительницах, которых даже тюрьма не останавливала

Forbes
13 ложных признаков успешного человека 13 ложных признаков успешного человека

Люди обожают притворяться богатыми и счастливыми

Maxim
«Это ящик Пандоры, и его надо было открыть» «Это ящик Пандоры, и его надо было открыть»

Александр Жадан — о том, как прославился благодаря ChatGPT

Inc.
Как принять страшный диагноз: советы психологов и личный опыт Как принять страшный диагноз: советы психологов и личный опыт

Как принять диагноз?

Psychologies
Открыть в приложении