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

Нас восемь миллиардов! Стоит ли бояться, что ресурсов планеты на всех не хватит? Нас восемь миллиардов! Стоит ли бояться, что ресурсов планеты на всех не хватит?

Ждет ли нас всех голод?

Psychologies
В королевстве кривых зеркал: как воспитывают детей матери-нарциссы В королевстве кривых зеркал: как воспитывают детей матери-нарциссы

Что такое травма оценки и как работает нарциссическое расширение родителя

Psychologies
9 факторов риска заболеваний сердца: проверьте себя 9 факторов риска заболеваний сердца: проверьте себя

Болезни сердца являются ведущей причиной смерти по всему миру

ТехИнсайдер
Как быстро убрать живот и привести себя в форму Как быстро убрать живот и привести себя в форму

Что делать, если покрасоваться подтянутой фигурой хочется уже сейчас?

ТехИнсайдер
На изящном: что восхищало современников Леонардо да Винчи в «Тайной вечере» На изящном: что восхищало современников Леонардо да Винчи в «Тайной вечере»

Поговорим о вечном — о "Тайной вечере" да Винчи

Правила жизни
В канализации Рима найдена статуя древнего императора, одетого как Геракл В канализации Рима найдена статуя древнего императора, одетого как Геракл

Неужели в Древнем Риме был император-Геркулес?

ТехИнсайдер
Деменция — эпидемия XXI века. Что это за болезнь и возможно ли ее предотвратить Деменция — эпидемия XXI века. Что это за болезнь и возможно ли ее предотвратить

Рассказываем, что удалось выяснить ученым и можно ли остановить деменцию

Правила жизни
Маменькин китенок: почему косатка всю жизнь заботится о единственном сыне? Маменькин китенок: почему косатка всю жизнь заботится о единственном сыне?

Если самка косатки родила мальчика, он остается ее единственным отпрыском

Вокруг света
Бойтесь «психических микробов»: как Владимир Бехтерев изучал внушение, разоблачал симулянтов и ставил эксперименты на собаках Бойтесь «психических микробов»: как Владимир Бехтерев изучал внушение, разоблачал симулянтов и ставил эксперименты на собаках

Владимир Бехтерев понимал опасность скрытого воздействия на разум

Вокруг света
Жители США буквально живут в «декорациях» фильма. Но это угрожает их здоровью и экологии Жители США буквально живут в «декорациях» фильма. Но это угрожает их здоровью и экологии

Фильм-катастрофа в штате Огайо неожиданно стал реальностью

ТехИнсайдер
Что счастливые пары делают перед сном: 8 принципов — повторяйте каждый день Что счастливые пары делают перед сном: 8 принципов — повторяйте каждый день

Как сохранить эмоциональную близость с партнером?

Psychologies
«Назад в 90-е»: почему мы снова верим в Вангу и тарологов «Назад в 90-е»: почему мы снова верим в Вангу и тарологов

Объявления тарологов и магов набирают популярность. Что это говорит о нас?

Psychologies
А вот и не подеремся! А вот и не подеремся!

Как правильно заканчивать спор и с кем вообще не стоит его и затевать

Лиза
Как запрещено одеваться невысоким девушкам: учимся на ошибках звезд Как запрещено одеваться невысоким девушкам: учимся на ошибках звезд

Подборка трендов, которые не стоит повторять за любимыми звездными дюймовочками!

VOICE
«Я не фанат супергеройских историй»: Лиам Нисон о боевиках и своем актерском методе «Я не фанат супергеройских историй»: Лиам Нисон о боевиках и своем актерском методе

Лиам Нисон — о съемках и ирландском кино

Forbes
Как принять страшный диагноз: советы психологов и личный опыт Как принять страшный диагноз: советы психологов и личный опыт

Как принять диагноз?

Psychologies
«Песочницы» социальных инвестиций | «Sandboxes» for Social Investments «Песочницы» социальных инвестиций | «Sandboxes» for Social Investments

Как в мире развиваются проекты Social Impact Bonds

Позитивные изменения
Ледники на Северном и Южном полюсах Земли растаят гораздо раньше, чем предсказывали ученые Ледники на Северном и Южном полюсах Земли растаят гораздо раньше, чем предсказывали ученые

Ледяные щиты Гренландии и Антарктиды ждет необратимый распад

ТехИнсайдер
Год без лета Год без лета

Извержение вулкана Тамбора в 1815 году стало самым мощным в истории человечества

Вокруг света
Как накраситься на свидание: 5 лучших косметических средств Как накраситься на свидание: 5 лучших косметических средств

Как подготовиться к свиданию и, может быть, даже влюбиться. Как минимум, в себя

Psychologies
Импакт и импакт-инвестиции в СМИ и социальных медиа | Impact and impact investing in traditional and social media Импакт и импакт-инвестиции в СМИ и социальных медиа | Impact and impact investing in traditional and social media

Как устроено импакт-инвестирование в России

Позитивные изменения
Кто станет «убийцей Tesla»: этих машин боится даже Илон Маск Кто станет «убийцей Tesla»: этих машин боится даже Илон Маск

Автомобили, которые уже сейчас составляют реальную конкуренцию машинам Tesla

РБК
«Санта-Клаус на каникулах»: история предпринимателя из Сиднея, который потерял все деньги и уехал жить на остров «Санта-Клаус на каникулах»: история предпринимателя из Сиднея, который потерял все деньги и уехал жить на остров

Бывший предприниматель проводит дни в компании двух манекенов на острове

VC.RU
Почему люди покупают социальное? | Why people buy social things? Почему люди покупают социальное? | Why people buy social things?

Психология потребительского выбора

Позитивные изменения
Тушь-плевательница и бритва вместо скальпеля: как в СССР возникла индустрия красоты Тушь-плевательница и бритва вместо скальпеля: как в СССР возникла индустрия красоты

Существует стереотип, что советским женщинам не было дела до красоты. Это не так

Вокруг света
Вокруг света Вокруг света

Об интерьерных традициях, которые стоит перенять у жителей разных стран

Лиза
12 ложных признаков хорошего любовника 12 ложных признаков хорошего любовника

Как девушке не ошибиться при выборе любовника?

Maxim
Какие наши годы Какие наши годы

Вычисляем свой морфотип и принимаем меры по удержанию «ускользающей красоты»

Добрые советы
Наука хорошего самочувствия: как дофамин управляет нами Наука хорошего самочувствия: как дофамин управляет нами

Дофамин: как его повысить и можно ли стать от него зависимым?

ТехИнсайдер
История символов знаков зодиака История символов знаков зодиака

Неочевидные смыслы и зашифрованные послания знаков зодиака

Лиза
Открыть в приложении