Учёные впервые проследили, как отдельные наночастицы высвобождают лекарства внутри организма
Команда учёных из Институт материаловедения Барселоны совместно с Институтом передовой химии Каталонии и Университетом Пармы впервые смогла наблюдать, как отдельные наночастицы постепенно высвобождают содержимое лекарств.
Технологии точечной доставки лекарств считаются одним из главных направлений современной медицины. Вместо того чтобы воздействовать на весь организм, специальные наночастицы должны доставлять белки, молекулы или РНК точно в нужный орган или ткань. Такие «наноконтейнеры» защищают препарат, транспортируют его и постепенно высвобождают в нужном месте.
До сих пор поведение подобных систем изучалось в основном по усреднённым данным сразу для миллионов частиц. Это позволяло понять общую картину, но скрывало различия между отдельными наноконтейнерами. Авторы новой работы показали, что эти различия могут быть критически важны.
Учёные использовали наночастицы на основе биоразлагаемого полимера PLGA — одного из самых распространённых материалов в медицинских системах доставки препаратов. Внутрь частиц поместили белок альбумин, который выступал модельным «лекарством». Затем исследователи применили метод сверхразрешающей микроскопии dSTORM, позволяющий отслеживать отдельные флуоресцентные молекулы с очень высокой точностью.
Благодаря разным меткам для оболочки наночастицы и самого белка команда смогла одновременно наблюдать и контейнер, и его содержимое. Эксперимент длился 30 дней и позволил буквально проследить судьбу каждой частицы по отдельности.
Источник: Institute of Materials Science of BarcelonaОказалось, что внутри одной и той же партии наноконтейнеры ведут себя крайне неодинаково. Одни быстро высвобождали значительную часть содержимого уже в первые дни, другие делали это постепенно, а некоторые удерживали белок значительно дольше. В среднем картина выглядела ровной, но индивидуальное поведение частиц сильно различалось.
Параллельно учёные увидели, как сами наночастицы меняются со временем: увеличивались в размере, впитывали воду, набухали и постепенно разрушались. Всё это напрямую влияло на скорость высвобождения содержимого.
Авторы работы считают, что именно такие скрытые различия могут объяснять, почему одинаковые препараты иногда дают разный терапевтический эффект или вызывают побочные реакции. Для точечной медицины важно не только «что» доставляется, но и когда, где и в каком количестве это происходит.
В дальнейшем методику планируют использовать для изучения других типов наноконтейнеров и реальных терапевтических молекул. Исследователи уже работают над системами адресной доставки препаратов в лёгкие и мозг для восстановления повреждённых тканей. Работа также показывает, что будущее наномедицины зависит не только от химии материалов, но и от способности видеть поведение буквально каждой отдельной частицы.
© iXBT
