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

Клик — и готово. За что дали Нобелевскую премию по химии в 2022 году Клик — и готово. За что дали Нобелевскую премию по химии в 2022 году

Зачем сегодня химики «кликают», и что для этого нужно?

N+1
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
Чистая монета Чистая монета

Что если инвестировать в деньги? Хорошая идея, если речь о коллекционных монетах

Robb Report
В Польше нашли покрытое дегтем составное орудие возрастом десять тысяч лет В Польше нашли покрытое дегтем составное орудие возрастом десять тысяч лет

Археологи представили результаты исследования составного орудия эпохи мезолита

N+1
Астероид имени Ахматовой: как мемориальная культура сохраняет женские имена Астероид имени Ахматовой: как мемориальная культура сохраняет женские имена

Как активисты пытаются вернуть женские имена в область культурной памяти

Forbes
Действительно ли интервальное голодание работает? Ученые выяснили, что частота приемов пищи важнее времени Действительно ли интервальное голодание работает? Ученые выяснили, что частота приемов пищи важнее времени

На изменение веса большее влияние оказывают частота и размер порций

Inc.
Как живут люди с синдромом Аспергера Как живут люди с синдромом Аспергера

Что такое синдром Аспергера?

ТехИнсайдер
Дело было не в фигуре! 10 необычных привычек, которые делают женщин краше Дело было не в фигуре! 10 необычных привычек, которые делают женщин краше

10 нетипичных женских привычек, которые привлекают к нам взгляды мужчин

VOICE
Могила неизвестного Павлика Могила неизвестного Павлика

История Павлика Морозова

Дилетант
I’m queen: так ли привлекателен этот образ, как кажется I’m queen: так ли привлекателен этот образ, как кажется

Королевская самооценка — то, к чему надо стремиться. А надо ли?

VOICE
Что такое Rivian R1S, как он едет и зачем нужен? Делимся впечатлениями Что такое Rivian R1S, как он едет и зачем нужен? Делимся впечатлениями

Поговорим о трёхрядном внедорожнике Rivian R1S

4x4 Club
Зельфира Трегулова: «Сегодня музей – последний демократический оплот культуры» Зельфира Трегулова: «Сегодня музей – последний демократический оплот культуры»

Зельфира Трегулова о том, как сделать классический музей доступным каждому

Правила жизни
Кризис среднего возраста у мужчин: как пережить без потерь и вырасти как личность Кризис среднего возраста у мужчин: как пережить без потерь и вырасти как личность

В чем особенность кризиса среднего возраста у мужчин? Как преодолеть его?

Psychologies
Ученый предложил простое научное объяснение случаям встречи человека и йети Ученый предложил простое научное объяснение случаям встречи человека и йети

Кого люди видели в темном лесу: йети или просто медведя?

ТехИнсайдер
Заниматься любовью и… искусством: истории художников, которые творили в паре Заниматься любовью и… искусством: истории художников, которые творили в паре

Истории семей, в которых и муж, и жена были талантливыми художниками

Psychologies
7 привычек, по которым в Турции безошибочно узнают туриста из России 7 привычек, по которым в Турции безошибочно узнают туриста из России

Чем русские туристы кардинально отличаются от местных жителей Турции?

Вокруг света
Разрешать ли 9-летнему ребенку спать с родителями? Или пора взрослеть? Мнение Разрешать ли 9-летнему ребенку спать с родителями? Или пора взрослеть? Мнение

Можно ли делать исключения при воспитании детей?

ТехИнсайдер
Синяки и потное лицо: тебя удивят странные причины, по которым голливудские актеры получили свои культовые роли Синяки и потное лицо: тебя удивят странные причины, по которым голливудские актеры получили свои культовые роли

Какие актеры самым неожиданным образом обошли конкурентов на кастинге?

VOICE
С паяльником и напильником: как беларусы сами себе компьютеры собирали С паяльником и напильником: как беларусы сами себе компьютеры собирали

Энтузиасты, которые самостоятельно паяли компьютеры во времена позднего СССР

VC.RU
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
Что жизнь на Марсе может сделать с человеческим телом: почему идея Илона Маска покорить Красную планету неразумна Что жизнь на Марсе может сделать с человеческим телом: почему идея Илона Маска покорить Красную планету неразумна

Почему люди еще не готовы к покорению Красной планеты

ТехИнсайдер
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
Volkswagen Touareg 2024 года будет роскошнее, чем когда-либо Volkswagen Touareg 2024 года будет роскошнее, чем когда-либо

Флагманский внедорожник Volkswagen находится на пути обновления дизайна

4x4 Club
Любимый яд Агаты Кристи: как убивает стрихнин Любимый яд Агаты Кристи: как убивает стрихнин

Отрывок из книги Нила Брэдбери «Яды: великолепная история человечества»

ТехИнсайдер
«Девочка из шкафа»: история Лорен Кавано, которую до 8 лет держали взаперти родители «Девочка из шкафа»: история Лорен Кавано, которую до 8 лет держали взаперти родители

«Наша маленькая тайна» — так называли Лорен ее мать и отчим

VOICE
Потерянный рай Потерянный рай

Имя 20-летнего Марка Эйдельштейна громко прозвучало в 2022 году

OK!
Алена Коломина: «Когда мне глобально чего-то хочется, мечты сбываются» Алена Коломина: «Когда мне глобально чего-то хочется, мечты сбываются»

Мне часто говорят: «А я думал, что ты повыше и побольше»

Коллекция. Караван историй
Боль за закрытыми дверями. О фильме Флориана Зеллера «Сын» Боль за закрытыми дверями. О фильме Флориана Зеллера «Сын»

От Зеллера ждали повторения успеха его прошлой работы «Отец»

СНОБ
Иван Коршунов: Формулу успеха художника вывести невозможно Иван Коршунов: Формулу успеха художника вывести невозможно

Иван Коршунов — о ситуации на рынке современного искусства

СНОБ
Куда ведут весенние палы лугов? Куда ведут весенние палы лугов?

Как реагирует на весенний пал растительность лугов, как меняется её структура?

Наука и жизнь
Открыть в приложении