Учёные Московского авиационного института разработали инновационную систему адресной доставки препаратов непосредственно в очаг заболевания. Так называемые стимул-чувствительные нанокомпозиты призваны повысить эффективность терапии хронических и онкологических болезней, сократить побочные эффекты и обеспечить длительное контролируемое поступление лекарства точно к поражённым клеткам.
.jpg)
Как решаются две главные проблемы современной фармакологии
По словам соавтора проекта, ассистента кафедры 903 «Перспективные материалы и технологии аэрокосмического назначения» МАИ, кандидата химических наук Артура Дзеранова, разработка закрывает сразу два ключевых недостатка обычных лекарственных форм:
- Неконтролируемое распределение — когда препарат разносится кровотоком по всему организму, повреждая не только больные, но и здоровые клетки и вызывая тяжёлые побочные эффекты.
- Быстрое выведение — иммунная система распознаёт чужеродные вещества и стремится элиминировать их из организма.
«Стимул-чувствительные системы позволяют управлять доставкой лекарства — как экстренно, например при инфарктах, так и пролонгированно, при лечении хронических заболеваний, снижая токсическое воздействие», — пояснил Артур Дзеранов.
Как работает технология
В основе разработки — магнитные наночастицы, покрытые специальным химическим составом и лекарственным препаратом. Они заключены в материал из кремнезёма с микроскопическими порами, который играет роль контейнера.
Под действием внешнего магнитного поля носитель направляется точно к опухоли или воспалённому очагу. В поражённой ткани кислотность среды понижается, поры раскрываются, и лекарство высвобождается именно там, где нужно.
Маскировка от иммунитета и двойное действие
Поверхность наноконтейнеров имеет отрицательный заряд — такой же, как у компонентов крови. Это позволяет им «прятаться» от клеток иммунной системы, избегая преждевременного захвата и вывода из организма.
Кроме того, система способна распознавать маркеры воспаления. В больных тканях меняется химический состав, и наноконтейнеры запускают там процесс генерации активных форм кислорода — токсичных молекул, которые уничтожают больные клетки изнутри.
Машинное обучение для точной настройки
Для оптимизации свойств нанокомпозитов команда МАИ применяет методы машинного обучения. Алгоритмы помогают точно подбирать размер, форму, структуру частиц, а также толщину, размер и форму пор оболочки. Это позволяет регулировать скорость высвобождения лекарства и добиваться максимально точной адресной доставки в нужный орган.
Кто участвует в проекте
Исследование ведёт междисциплинарная группа МАИ под руководством доктора химических наук, профессора Камили Кыдралиевой. К работе привлечены специалисты:
- лаборатории экспериментальной патологии НИИ им. Н.И. Склифосовского;
- лаборатории фотобиологии Института биофизики СО РАН;
- лаборатории металлополимеров ФИЦ ПХФ и МХ РАН;
- кафедры радиохимии МГУ;
- лаборатории механизмов реакций ИНЭОС РАН;
- отдела биотехнологий «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Чем уникальна разработка МАИ
«В мире ведутся работы в области стимул-чувствительных систем, но многие лаборатории разрабатывают либо только магнитные частицы, либо только pH-чувствительные полимерные контейнеры. Наша уникальность — в комбинаторике и управлении архитектурой. Меняя порядок введения компонентов и их соотношение, мы можем получать системы разной архитектуры и радикально менять свойства конечного продукта под конкретную задачу. А использование машинного обучения для прогнозирования свойств таких гибридных систем — это шаг к ускорению разработки, что пока редкость в лабораторной практике», — подчеркнул Артур Дзеранов.
Текущий статус и планы
Проект находится на стадии доклинических испытаний. Уже изучен модельный препарат на основе широко применяемого антибиотика ципрофлоксацина. Тесты показали, что новые системы доставки оказались эффективнее чистого ципрофлоксацина против кишечной палочки и других бактерий.
В ближайшее время учёные планируют:
- исследовать стабильность нанокомпозитов в различных биологических средах (в том числе в присутствии белков);
- расширить линейку лекарственных препаратов, которые можно доставлять с помощью новой системы.
Источник : пресс-служба МАИ
Больше новостей в МАХ
