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
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
Главная советская страшилка о маньяке: как сериал «Фишер» объясняет природу насилия Главная советская страшилка о маньяке: как сериал «Фишер» объясняет природу насилия

Как сериал «Фишер» объясняет природу насилия в людях

Forbes
«Не такой, как все»: 7 видов одиночества — узнайте вашу ситуацию «Не такой, как все»: 7 видов одиночества — узнайте вашу ситуацию

Видах «недуга», поражающего жителей современных мегаполисов

Psychologies
Время фрагментации Время фрагментации

Мировая экономика разрушается, а не деглобализируется

Деньги
«Я придумала авантюру на нудистском пляже»: Яна Гладких раскрыла секреты съемок сериала «Хочу не могу!» «Я придумала авантюру на нудистском пляже»: Яна Гладких раскрыла секреты съемок сериала «Хочу не могу!»

Режиссер Яна Гладких рассказала, как хулиганила и получала от этого удовольствие

VOICE
Чайковский против Пушкина: за что великий композитор недолюбливал великого поэта Чайковский против Пушкина: за что великий композитор недолюбливал великого поэта

Ни одно лирическое стихотворение Пушкина не стало основой для музыки Чайковского

Вокруг света
Отрывок из сборника Евгении Некрасовой «Золотинка. Рассказы и поэмы о женщинах, медведях и магических существах» Отрывок из сборника Евгении Некрасовой «Золотинка. Рассказы и поэмы о женщинах, медведях и магических существах»

Отрывок из сборника рассказов о женщине и её повседневности в России

СНОБ
Машина бла-бла Машина бла-бла

Избранные места из переписки с чат-ботом

Автопилот
Не могу сказать «прости» Не могу сказать «прости»

Как правильно просить прощения?

Лиза
Мумии возвращаются: кто и как зарабатывает на сокровищах Древнего Египта Мумии возвращаются: кто и как зарабатывает на сокровищах Древнего Египта

Почему мир без устали исследует тайны Египта, а он никак не перестает удивлять

Forbes
Расизм эмоционально травмирует людей. Вот что нужно знать Расизм эмоционально травмирует людей. Вот что нужно знать

Почему у расизма есть серьезные последствия

ТехИнсайдер
«Секс по расписанию изменил нашу жизнь»: личная история — попробуйте с партнером «Секс по расписанию изменил нашу жизнь»: личная история — попробуйте с партнером

История, как секс по расписанию может изменить отношения с партнером

Psychologies
«Ворошеный жар»: отрывок из книги военной переводчицы «Ворошеный жар»: отрывок из книги военной переводчицы

Книга Елены Ржевской, фронтовой переводчицы, прошедшей войну от Ржева до Берлина

СНОБ
Стесняетесь идти в спортзал? Вот несколько тактик, чтобы поверить в себя Стесняетесь идти в спортзал? Вот несколько тактик, чтобы поверить в себя

Советы, как преодолеть стеснение перед спортзалом

ТехИнсайдер
Люди превратили самолеты в обычные дома! Посмотрите на «крылатую жизнь» Люди превратили самолеты в обычные дома! Посмотрите на «крылатую жизнь»

Джо Энн Ассери пришла в голову странная идея: жить в самолете

ТехИнсайдер
«Жизнь — сапожок непарный»: книга о советской женщине и репрессиях «Жизнь — сапожок непарный»: книга о советской женщине и репрессиях

Книга «Жизнь — сапожок непарный» — образец «лагерной» литературы XX века

Forbes
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
Как продлить срок жизни смартфона: подборка неочевидных советов Как продлить срок жизни смартфона: подборка неочевидных советов

Что советую делать эксперты, чтобы твой телефон прослужил как можно дольше

Maxim
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
5 самых популярных мифов о девственности и девственницах 5 самых популярных мифов о девственности и девственницах

Рассказываем о главных мифах и легендах вокруг девственной плевы

Maxim
Выводит из строя «иммунную полицию»: как соль берет под контроль процессы в организме и чем это грозит Выводит из строя «иммунную полицию»: как соль берет под контроль процессы в организме и чем это грозит

Есть больше пяти граммов соли в день может быть опасно, напомнили ученые

Вокруг света
Пределы проходимости. В Suzuki Jimny по снежной целине (видео) Пределы проходимости. В Suzuki Jimny по снежной целине (видео)

Справится ли Suzuki Jimny с снежными преградами?

4x4 Club
Монетки на счастье Монетки на счастье

Зачем на самом деле нужны деньги

VOICE
Жерла планеты Жерла планеты

Действующие вулканы – это двери из огненного подземелья

Вокруг света
Нобелевка по-русски: как в России появилась первая частная премия для ученых Нобелевка по-русски: как в России появилась первая частная премия для ученых

Заслуга в учреждении премии для ученых принадлежит представителю семьи Демидовых

Вокруг света
Потерять — так миллиард Потерять — так миллиард

Учимся у рекордсменов потерь 2022 года

Деньги
Юлия Высоцкая: «Мой итальянский – это радость и адреналин» Юлия Высоцкая: «Мой итальянский – это радость и адреналин»

Актриса, телеведущая Юлия Высоцкая попробовала себя в новом амплуа

Grazia
Как Tesla и другие производители электромобилей используют детский труд Как Tesla и другие производители электромобилей используют детский труд

Кобальт для заводов Tesla добывают с использованием детского труда

Forbes
Омега-3. 12 весомых причин ввести их в свой рацион Омега-3. 12 весомых причин ввести их в свой рацион

Сбалансированное питание невозможно без жирных кислот

Лиза
Открыть в приложении