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
«Спи, учи стихи или умри»: зачем программисту хорошая память и как её улучшить «Спи, учи стихи или умри»: зачем программисту хорошая память и как её улучшить

Для успехов в работе с кодом недостаточно технических знаний и логики

VC.RU
Черта характера или психическое заболевание: в чем разница? И когда бежать к психиатру? Черта характера или психическое заболевание: в чем разница? И когда бежать к психиатру?

Где граница, за которой вместо психолога пора уже обращаться к врачу-психиатру?

Psychologies
Новые Земли: есть ли во Вселенной планеты, на которые может переселиться человечество Новые Земли: есть ли во Вселенной планеты, на которые может переселиться человечество

Где искать планеты, намного больше подходящие для жизни, чем Земля?

ТехИнсайдер
Почему затопили легендарную атомную субмарину «Дмитрий Донской»: подлодка, ставшая кошмаром США Почему затопили легендарную атомную субмарину «Дмитрий Донской»: подлодка, ставшая кошмаром США

Зачем подводная лодка «Дмитрий Донской» была выведена из эксплуатации

ТехИнсайдер
Факторы долголетия: почему некоторые люди живут дольше Факторы долголетия: почему некоторые люди живут дольше

Почему одни живут так долго, а другие — нет?

ТехИнсайдер
Google в помощь: может ли корпорация составить конкуренцию OpenAI в гонке ИИ Google в помощь: может ли корпорация составить конкуренцию OpenAI в гонке ИИ

Google играет в догонялки в отрасли, которую сама помогла создать

Forbes
Из мужской в женскую: 8 фактов о юбке, которые должны знать все, кто ее носит Из мужской в женскую: 8 фактов о юбке, которые должны знать все, кто ее носит

Краткая история юбки от древности до наших дней

Вокруг света
Листок как символ сокрытия: с чего начались гонения на наготу в искусстве Листок как символ сокрытия: с чего начались гонения на наготу в искусстве

Ольга Козлова рассказывает о ботанической символике в мировом искусстве

Forbes
Теория равновесия Теория равновесия

Четыре века продолжались поиски Неведомой Южной Земли

Вокруг света
Что делать, если ваш вес перестал снижаться: совет от эксперта в области похудения Что делать, если ваш вес перестал снижаться: совет от эксперта в области похудения

Как победить “эффект плато”?

ТехИнсайдер
Горечь неволи Горечь неволи

В ходе Северной войны войсками Петра I были захвачены около 25 тысяч человек

Дилетант
Расширенная семья: как найти общий язык с детьми и бывшими партнера — 4 шага к взаимопониманию Расширенная семья: как найти общий язык с детьми и бывшими партнера — 4 шага к взаимопониманию

Как современная семья ищет себя

Psychologies
Копните глубже: почему мы завидуем другим и не видим в них союзников Копните глубже: почему мы завидуем другим и не видим в них союзников

Как бороться с разрушительным чувством зависти

Forbes
Как правильно почистить организм после праздников Как правильно почистить организм после праздников

Узнай, как вернуться в строй после длинных выходных и не навредить самому себе

Maxim
Исторические факты, о которых вы не знали: что скрывает терракотовая армия китайского императора Цинь Шихуанди Исторические факты, о которых вы не знали: что скрывает терракотовая армия китайского императора Цинь Шихуанди

Терракотовая армия окутана многочисленными загадками, мифами и суевериями

ТехИнсайдер
На Алтае обнаружили ранее неизвестную популяцию среднего голоцена На Алтае обнаружили ранее неизвестную популяцию среднего голоцена

Палеогенетики прочитали древние геномы людей, останки которых нашли в Сибири

N+1
«Я вас боюсь!»: «Леня Голубков» из «МММ» женился на актрисе, младше него на 15 лет «Я вас боюсь!»: «Леня Голубков» из «МММ» женился на актрисе, младше него на 15 лет

Владимир Пермяков рассказал о своей четвертой супруге

VOICE
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
Украсть ребенка Украсть ребенка

Психолог рассказывает об одном из самых необычных случаев в ее практике

СНОБ
Полезное голодание Полезное голодание

Как правильно голодать и кому не стоит даже пробовать

Лиза
Распознавание доходов: как AI-компания заработала на попавших под санкции банках Распознавание доходов: как AI-компания заработала на попавших под санкции банках

Smart Engines заработал миллионы рублей на продажах специального ПО банкам

Forbes
Эта девушка выжила в трех кораблекрушениях, включая «Титаник» Эта девушка выжила в трех кораблекрушениях, включая «Титаник»

История Вайолетт Джесопп: жизнь нередко оказывается покруче любого сценария

VOICE
Королева-мать отечественного кино. Памяти Инны Чуриковой Королева-мать отечественного кино. Памяти Инны Чуриковой

Каких героинь подарила кинематографу народная артистка СССР Инна Чурикова

Правила жизни
Ожидания мешают нам создать счастливые отношения: как это происходит — объясняет нейробиолог Ожидания мешают нам создать счастливые отношения: как это происходит — объясняет нейробиолог

Какую роль в любви могут играть непредсказуемые события и ожидания

Psychologies
Все кончено Все кончено

Секс как средство от тревоги

СНОБ
10 книг для легкого чтения в праздники 10 книг для легкого чтения в праздники

Книги, с которых стоит начать год

Правила жизни
Audi Q3. Совершенство не может стоить дёшево Audi Q3. Совершенство не может стоить дёшево

Audi Q3: сильные и слабые стороны кроссовера

4x4 Club
Редкая болезнь изменила жизнь. Необычная судьба девушки со слоновыми ногами Редкая болезнь изменила жизнь. Необычная судьба девушки со слоновыми ногами

Как для одной американки болезнь буквально стала испытанием длинною в жизнь

ТехИнсайдер
Что мы читали в 2022 году Что мы читали в 2022 году

Список бестселлеров уходящего 2022 года

СНОБ
Открыть в приложении