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

Поедающий кости: найденный у мумий патоген не утратил активности за 9 тысяч лет Поедающий кости: найденный у мумий патоген не утратил активности за 9 тысяч лет

Древняя болезнь, которая разрушает скелет изнутри

Вокруг света
Почему у мужчин есть проблемы с эрекцией во время секса? Простое объяснение Почему у мужчин есть проблемы с эрекцией во время секса? Простое объяснение

Почему возникают проблемы с эрекцией и как с ними справиться?

ТехИнсайдер
Исследования показывают, что только половине ваших друзей вы реально нравитесь: это правда? Исследования показывают, что только половине ваших друзей вы реально нравитесь: это правда?

На самом деле вы нравитесь только половине ваших друзей. Неужели это так?

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
Кругом тёзки Кругом тёзки

В живом мире плодятся всё новые и новые тёзки

Наука и жизнь
Как упростить процесс сепарации для детей: 3 совета родителям Как упростить процесс сепарации для детей: 3 совета родителям

Почему ребенку так важно обрести самость и что для этого могут сделать родители?

Psychologies
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
Дьявольская карусель: нераскрытая тайна океанских глубин Дьявольская карусель: нераскрытая тайна океанских глубин

Что такое "дьявольская карусель"? Ответ до сих пор не найден

ТехИнсайдер
А вы точно врач? А вы точно врач?

Вопросы, которые помогут убедиться в его компетентности

Лиза
Раздавленные классики Раздавленные классики

Как хоррор-сериал «Красный состав» проехался по русской литературе

Weekend
Цветотип: как правильно подобрать цвета, а каких стоит избегать Цветотип: как правильно подобрать цвета, а каких стоит избегать

Как создать образ, который максимально подчеркнет особенности внешности?

РБК
Женщины в космосе: опасность, предубеждения и покорение Луны и Марса Женщины в космосе: опасность, предубеждения и покорение Луны и Марса

Почему женщины редко летают в космос?

Forbes
Скрытый рынок: у женщины с Уолл-стрит появилась идея, как бороться с неравенством Скрытый рынок: у женщины с Уолл-стрит появилась идея, как бороться с неравенством

Как Меллоди Хобсон борется с расовой дискриминацией в корпоративном мире

Forbes
Коучинг или шарлатанство: как отличить специалиста, способного помочь, от человека, который пытается на вас нажиться Коучинг или шарлатанство: как отличить специалиста, способного помочь, от человека, который пытается на вас нажиться

Что такое настоящий коучинг и как отличить мошенников от адекватных специалистов

Psychologies
Tinder-разведка: как женщины пытаются защитить друг друга от опасных мэтчей Tinder-разведка: как женщины пытаются защитить друг друга от опасных мэтчей

Появились женские объединения, нацеленные на то, чтобы защититься от обманщиков

Forbes
Что я знаю о папе: часть 1. Бумажные куклы Что я знаю о папе: часть 1. Бумажные куклы

Рассказ Яны Верзун «Папа»

Psychologies
Геофизика: новые задачи и возможности Геофизика: новые задачи и возможности

Почему институт физики Земли носит имя Отто Юльевича Шмидта?

Наука и жизнь
«Пиноккио Гильермо дель Торо»: сказка про отцов и детей, фашизм и неминуемость смерти «Пиноккио Гильермо дель Торо»: сказка про отцов и детей, фашизм и неминуемость смерти

История создания красочной кукольной анимации «Пиноккио Гильермо дель Торо»

Forbes
Физики впервые продемонстрировали квантовую телепортацию энергии Физики впервые продемонстрировали квантовую телепортацию энергии

Стони Брук удалось телепортировать энергию, хотя и на небольшое расстояние

ТехИнсайдер
Как открыть диспетчер устройств: 8 способов Как открыть диспетчер устройств: 8 способов

Способы, которые помогут быстро открыть диспетчер устройств на Windows

CHIP
Новая эпоха Голливуда: кто такие «непо-дети» и можно ли стать звездой по наследству Новая эпоха Голливуда: кто такие «непо-дети» и можно ли стать звездой по наследству

Как устроено новое ответвление непотизма в медийной индустрии

Forbes
Речь о деталях: возможно ли выпустить хороший российский смарфтон Речь о деталях: возможно ли выпустить хороший российский смарфтон

Возможны ли локальные чудеса в жестоком мире потребительской электроники

Правила жизни
7 мифов о беременности, в которые ты до сих пор веришь (и зря!) 7 мифов о беременности, в которые ты до сих пор веришь (и зря!)

Мы живем в век технологий, но беременность по-прежнему окутана массой мифов

VOICE
Как уроженка Торжка зарабатывает 50 млн рублей в год на турах в провинцию Как уроженка Торжка зарабатывает 50 млн рублей в год на турах в провинцию

Возможно ли развить в провинции туристическую инфраструктуру?

Forbes
Как понравиться на первом свидании Как понравиться на первом свидании

О чем говорить на первом свидании? Как понравиться?

Psychologies
Полезное голодание Полезное голодание

Как правильно голодать и кому не стоит даже пробовать

Лиза
8 неожиданных методов использования горчичного порошка в быту: полезные советы для дома и дачи 8 неожиданных методов использования горчичного порошка в быту: полезные советы для дома и дачи

Горчичный порошок сделает все, что угодно!

ТехИнсайдер
Неправильный огород Неправильный огород

Как называть серавая, который высаживает странные цветы просто ради красоты?

Вокруг света
Как установить сертификат Минцифры: подробная инструкция Как установить сертификат Минцифры: подробная инструкция

Рассказываем о том, как установить сертификат Минцифры 2022 года

CHIP
Как вернуть секс в браке: 7 важных советов — устройте перезагрузку Как вернуть секс в браке: 7 важных советов — устройте перезагрузку

Что делать, если партнеры больше не испытывают прежнего желания?

Psychologies
Открыть в приложении