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

Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков

Хунну и гунны, возможно, говорили на одном из енисейских языков

N+1

Самые невероятные конспирологические теории о знаменитостях

VOICE
Зубы динозавров «рассказали», какой была земная атмосфера 70 миллионов лет назад Зубы динозавров «рассказали», какой была земная атмосфера 70 миллионов лет назад

Ученые разработали новый метод изучения древней атмосферы

ТехИнсайдер
Ледники на Северном и Южном полюсах Земли растаят гораздо раньше, чем предсказывали ученые Ледники на Северном и Южном полюсах Земли растаят гораздо раньше, чем предсказывали ученые

Ледяные щиты Гренландии и Антарктиды ждет необратимый распад

ТехИнсайдер
Лайфхак, как быстро вернуть вещь, которую вы потеряли Лайфхак, как быстро вернуть вещь, которую вы потеряли

Чек-лист для быстрых и успешных поисков потерянной вещи

Maxim
7 остросюжетных сериалов, которые заставят задуматься о справедливости 7 остросюжетных сериалов, которые заставят задуматься о справедливости

Сериалы о том, существует ли карма и воздаяние на этой нелепой планете

Maxim
Едем в Геленджик! Едем в Геленджик!

Отправляемся на экскурсию по Геленджику с опытным гидом

Лиза
Так могут только люди и шимпанзе: дикие какаду показали незаурядный интеллект в опыте с кешью Так могут только люди и шимпанзе: дикие какаду показали незаурядный интеллект в опыте с кешью

Какаду отличаются умом и сообразительностью от многих других сородичей

Вокруг света
Инновации, инвестиции и русское подданство: как шведы и англичане боролись за российскую нефть Инновации, инвестиции и русское подданство: как шведы и англичане боролись за российскую нефть

«Правила жизни» решили вспомнить, что происходило на заре нефтедобычи в России

Правила жизни
Муж в тени артистки: история жены Си Цзиньпина — первой леди Китая Пэн Лиюань Муж в тени артистки: история жены Си Цзиньпина — первой леди Китая Пэн Лиюань

Пэн Лиюань стала знаменитостью задолго до того, как весь Китай узнал имя ее мужа

Forbes
Инвестиции периода изоляции Инвестиции периода изоляции

Спрос на иностранные активы ищет входа

Деньги
Старые новые вызовы городов будущего Старые новые вызовы городов будущего

Тренды, риски и возможности современной урбанизации

Позитивные изменения
7 продуктов, которые поддержат силы в пост 7 продуктов, которые поддержат силы в пост

Какие продукты помогут не испытывать голод и усталость в пост?

РБК
Из лондонского политолога — в российского повара: откровенная история о поиске себя Из лондонского политолога — в российского повара: откровенная история о поиске себя

Вдохновляющая история от нашей героини, как изменить свою профессиональную жизнь

Psychologies
Сколько лет, сколько, Дим? Сколько лет, сколько, Дим?

Сегодня наш гуру фитнеса передаст вам самые ценные из знаний

Men Today
Как узнать, где находится ваш ребенок: простой способ от Google Как узнать, где находится ваш ребенок: простой способ от Google

Собственные средства родительского контроля есть и у самой Google

CHIP
Почему у кенгуру есть сумка, а у других животных ее нет Почему у кенгуру есть сумка, а у других животных ее нет

Почему кенгуру стали сумчатыми?

ТехИнсайдер
Почему мы чувствуем себя одиноко: 4 основные причины Почему мы чувствуем себя одиноко: 4 основные причины

Почему нас настигает состояние одиночества и как из него выбраться?

Psychologies
Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной

Философы античности верили во множественность обитаемых миров

Наука и жизнь
Почему погибла империя хеттов? Вот что ответил археологам можжевельник из Турции Почему погибла империя хеттов? Вот что ответил археологам можжевельник из Турции

Великая цивилизация оказалась бессильна перед катастрофой

Вокруг света
Алгоритм создает для НАСА невероятные Алгоритм создает для НАСА невероятные

НАСА создает более легкие и прочные детали для будущих космических кораблей

ТехИнсайдер
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
Татьяна Устинова: «Любого придуманного героя еще надо оживить...» Татьяна Устинова: «Любого придуманного героя еще надо оживить...»

Я люблю свою работу за то, что открываю ноутбук и оказываюсь там, где хочется

Коллекция. Караван историй
Потерявшие дом: 3 отличных фантастических цикла про человечество, покинувшее Землю Потерявшие дом: 3 отличных фантастических цикла про человечество, покинувшее Землю

Три примера на тему гибели Земли из современной фантастики

ТехИнсайдер

Как возникают мифы о женщинах и кто их распространяет

VOICE
Революция «наоборот»: как Япония вырвалась из застоя, вернув власть императору Революция «наоборот»: как Япония вырвалась из застоя, вернув власть императору

Не существует единого рецепта модернизации. Страны действуют на свой лад

Вокруг света
Зачем в СССР делали гигантские «Антеи», «Русланы» и «Мрии» Зачем в СССР делали гигантские «Антеи», «Русланы» и «Мрии»

Кому нужна была такая мощь и почему сейчас про эти самолёты ничего не слышно?

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
«Я же предупреждал вас, чертовы дураки» «Я же предупреждал вас, чертовы дураки»

Как Герберт Уэллс предсказал обе мировые войны, но его никто не слушал

Weekend
Астрономы годами изучали 5000 сверхмассивных черных дыр, чтобы понять, почему те так странно мерцают Астрономы годами изучали 5000 сверхмассивных черных дыр, чтобы понять, почему те так странно мерцают

Ученые разгадали тайну необычного мерцания черных дыр во мраке космоса

ТехИнсайдер
Открыть в приложении