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
Как инженеры НАСА испытывают детонационные двигатели для космических ракет: рев и пламя Как инженеры НАСА испытывают детонационные двигатели для космических ракет: рев и пламя

Вращающийся детонационный двигатель — будущее для путешествий в дальний космос

ТехИнсайдер
Уйти нельзя остаться. Почему «Говорят женщины» — главный феминистический фильм года? Уйти нельзя остаться. Почему «Говорят женщины» — главный феминистический фильм года?

Фильм «Говорят женщины» — разбираемся в сюжете и особенностях съемки

Правила жизни
Посмотрите на фотографии “Книги мертвых”, которой 2000 лет Посмотрите на фотографии “Книги мертвых”, которой 2000 лет

Египет показал древние иллюстрации богов и сцен из загробной жизни

ТехИнсайдер
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
Тайна самой мистической авиакатастрофы СССР, унесшей жизни лучших хоккеистов страны Тайна самой мистической авиакатастрофы СССР, унесшей жизни лучших хоккеистов страны

Как погибла хоккейная команда ВВС МВО

ТехИнсайдер
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
Как одеваться девушкам невысокого роста: советы профессионального стилиста Как одеваться девушкам невысокого роста: советы профессионального стилиста

Гид по стайлингу для Дюймовочек от профессионального стилиста

VOICE
Что хочу, то и ем? Неожиданная правда об интуитивном питании Что хочу, то и ем? Неожиданная правда об интуитивном питании

Интуитивное питание направлено на то, чтобы разорвать цикл диеты

Лиза
«Что я натворила»: звезды, которые честно рассказали о неудачной пластике и плохих бьюти-процедурах «Что я натворила»: звезды, которые честно рассказали о неудачной пластике и плохих бьюти-процедурах

Истории знаменитостей, которые пожалели, что изменили свою внешность

VOICE
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
NFT, портрет собаки и береза с мантрами: что покупают молодые коллекционеры NFT, портрет собаки и береза с мантрами: что покупают молодые коллекционеры

Что за работы покупают молодые коллекционеры и зачем

Forbes
От «Костра на ветру» до «Молодости»: за что мы так любим якутское кино От «Костра на ветру» до «Молодости»: за что мы так любим якутское кино

О чем снимают кино в Якутии и почему оно так нравится и зрителям, и критикам?

Psychologies
Спасительница Линкольна: как Кейт Уорн стала первой женщиной-детективом в США Спасительница Линкольна: как Кейт Уорн стала первой женщиной-детективом в США

Кейт Уорн — женская версия Шерлока Холмса, существовавшая на самом деле

Forbes
Элегия жизни и смерти: зачем смотреть фильм «Больше, чем никогда» Элегия жизни и смерти: зачем смотреть фильм «Больше, чем никогда»

«Больше, чем никогда» — история, речь в которой заходит о том, о чем все молчат

РБК
Турция: полный гид для идеального и небанального отдыха Турция: полный гид для идеального и небанального отдыха

Все, что поможет подготовиться к путешествию и спланировать отпуск в Турции

Правила жизни
Заниматься любовью и… искусством: истории художников, которые творили в паре Заниматься любовью и… искусством: истории художников, которые творили в паре

Истории семей, в которых и муж, и жена были талантливыми художниками

Psychologies
Причем тут блохи: почему блошиный рынок называется именно так Причем тут блохи: почему блошиный рынок называется именно так

Почему рынки со старыми вещами стали называть блошиными?

ТехИнсайдер
Спирс, Джоли, Кен, рысь: на кого хотели быть похожи жертвы пластики Спирс, Джоли, Кен, рысь: на кого хотели быть похожи жертвы пластики

Эти люди спустили целые состояния на пластику

VOICE
Гадания на Масленицу: как узнать все о любви, деньгах и будущем Гадания на Масленицу: как узнать все о любви, деньгах и будущем

Масленичная неделя – идеальное время для ритуалов и гаданий

VOICE
Страшно интересно: пять мест с мистической атмосферой в России Страшно интересно: пять мест с мистической атмосферой в России

Предлагаем пять мест, пользующихся дурной славой, где можно пощекотать нервы

Караван историй
Эмоциональный развод: что это и как его пережить Эмоциональный развод: что это и как его пережить

Почему супруги продолжают жить под одной крышей, но каждый живет отдельную жизнь

Psychologies
Главная советская страшилка о маньяке: как сериал «Фишер» объясняет природу насилия Главная советская страшилка о маньяке: как сериал «Фишер» объясняет природу насилия

Как сериал «Фишер» объясняет природу насилия в людях

Forbes
«Не на первом месте»: так ли важен секс на самом деле — мнение психолога «Не на первом месте»: так ли важен секс на самом деле — мнение психолога

Важен ли секс для физического и психического благополучия?

Psychologies
Как удалить потертости на обуви: 6 самых эффективных методов Как удалить потертости на обуви: 6 самых эффективных методов

Как избавиться от потертостей и вернуть обуви прежний блеск

ТехИнсайдер
Все оттенки «Радуги» Все оттенки «Радуги»

Как читать главный роман Томаса Пинчона

Weekend
«Девятая стадия из десяти возможных»: дядя Юра из «Спокойной ночи, малыши!» рассказал, как победил рак «Девятая стадия из десяти возможных»: дядя Юра из «Спокойной ночи, малыши!» рассказал, как победил рак

Юрий Григорьев смог победить онкологию на предпоследней стадии

VOICE
Почему в некоторых странах люди не снимают обувь дома? Почему в некоторых странах люди не снимают обувь дома?

Снимать обувь в доме: с чем связана разница в соблюдении этой бытовой привычки?

ТехИнсайдер
Отстаньте, противные! Отстаньте, противные!

Заеды: как облегчить свое состояние?

Лиза
Как помочь подростку пережить развод родителей Как помочь подростку пережить развод родителей

Как создать ребенку комфортную среду в период развода и после него?

Psychologies
Открыть в приложении