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

«Плохое настроение — приступ переедания»: что нужно знать о нервной булимии «Плохое настроение — приступ переедания»: что нужно знать о нервной булимии

Как распознать и вылечить булимию?

Psychologies
4 важных детали в 5 серии «Одни из нас», которые ты, скорее всего, пропустил 4 важных детали в 5 серии «Одни из нас», которые ты, скорее всего, пропустил

Такие мелочи в сериале «Одни из нас» мог заметить только фанат оригинальной игры

Maxim
Где в лесу «конский хвост»? Где в лесу «конский хвост»?

У того, кто впервые видит хвощ, возникает некоторое недоумение

Наука и жизнь
«Мне все равно»: 3 фразы, которые нельзя говорить партнеру, — мнение психоаналитика «Мне все равно»: 3 фразы, которые нельзя говорить партнеру, — мнение психоаналитика

Некоторые фразы могут быть не так безобидны, как кажется

Psychologies
Держись подальше: эти 6 продуктов вызывают неконтролируемую тягу и заставляют тебя набирать вес Держись подальше: эти 6 продуктов вызывают неконтролируемую тягу и заставляют тебя набирать вес

Против этой триггерной еды не устоит и самая прокачанная сила воли

VOICE
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
История кроссовок Reebok Instapump Fury — любимой обуви Джеки Чана, покорившей баскетбольные площадки История кроссовок Reebok Instapump Fury — любимой обуви Джеки Чана, покорившей баскетбольные площадки

Reebok Instapump Fury — щеголь и трендсеттер среди кроссовок

Правила жизни
Лазер помог обнаружить в густом испанском лесу руины крепости V века, построенной на еще более древнем укреплении Лазер помог обнаружить в густом испанском лесу руины крепости V века, построенной на еще более древнем укреплении

Объект, считавшийся городищем железного века, был раннесредневековой крепостью

ТехИнсайдер
Сколько вещей нужно купить за год, чтобы спасти планету от глобального потепления Сколько вещей нужно купить за год, чтобы спасти планету от глобального потепления

Как ни странно, шоппинг ради спасения планеты — не глупость. Как оно работает?

VOICE
Энди Макдауэлл Энди Макдауэлл

Энди Макдауэлл выглядит прекрасно, невзирая на возраст!

Здоровье
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
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
Разонравился! Разонравился!

Как вернуть в магазин товар без брака, если он просто разонравился

Лиза
Дублер начинает действовать Дублер начинает действовать

Авторынок выбирает параллельный импорт

Деньги
Маньяк, о котором все знали: история серийного убийцы Владимира Колебина Маньяк, о котором все знали: история серийного убийцы Владимира Колебина

Почему жители Рыбного скрывали маньяка?

VOICE
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
«Русская свадебная» и другие странные и опасные диеты прошлого «Русская свадебная» и другие странные и опасные диеты прошлого

Почему одни ограничения работают, а другие — только вредят

VOICE
«Только когда я сам превратился в букашку, я понял, почему разглядывал природу» «Только когда я сам превратился в букашку, я понял, почему разглядывал природу»

Михаил Пришвин о людях, зверях и обществе

Weekend
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
Сериал «Раневская»: как Фаина Фельдман стала великой актрисой вопреки всем преградам Сериал «Раневская»: как Фаина Фельдман стала великой актрисой вопреки всем преградам

Какой сложный путь к славе проделала Фаина Раневская

Forbes
«Отчим держал меня в сексуальном рабстве»: Анастасия Цветаева рассказала о пережитых издевательствах «Отчим держал меня в сексуальном рабстве»: Анастасия Цветаева рассказала о пережитых издевательствах

Анастасия Цветаева столкнулась с сексуальным насилием в раннем возрасте

VOICE
Что тревожит мужчин в сексе: 5 основных поводов для беспокойства — советы андролога Что тревожит мужчин в сексе: 5 основных поводов для беспокойства — советы андролога

Стереотипы о мужской сексуальности часто становятся источником тревоги

Psychologies
Как сблизиться с партнером: 4 простых шага — попробуйте в отношениях Как сблизиться с партнером: 4 простых шага — попробуйте в отношениях

Несколько шагов, которые помогут сделать ваш союз сильнее

Psychologies
Искусство игнорировать дела. Почему важно научиться прокрастинировать Искусство игнорировать дела. Почему важно научиться прокрастинировать

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

СНОБ
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
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
«Со временем карты краснеют»: сейсмолог Рубен Татевосян о последствиях землетрясений «Со временем карты краснеют»: сейсмолог Рубен Татевосян о последствиях землетрясений

Правильная оценка сейсмической опасности может помочь предотвратить разрушения

Forbes
«Пока время не пришло, а потом будет поздно»: 5 мифов о любви — мнение семейного психотерапевта «Пока время не пришло, а потом будет поздно»: 5 мифов о любви — мнение семейного психотерапевта

Что нужно понять о любви, чтобы стать счастливее?

Psychologies
Она тебя Она тебя

Почему ты иногда чувствуешь, что мама тебя раздражает?

VOICE
Железные аргументы ISUZU D-Max Железные аргументы ISUZU D-Max

ISUZU D-Max — комфортный пикап, рассчитанный на тяжелые грузы

4x4 Club
Открыть в приложении