|
Способность некоторых форм планктона и бактерий образовывать дополнительный естественный защитный слой из наноразмерных частиц вдохновила химиков их Университета Ворвика (University of Warwick) на разработку поразительно простого способа создания покрытия-«брони» для полимерных пузырьков, содержащих лекарственные препараты.
Четыре различных типа покрытий, созданные учеными Университета Ворвика. (Фото: www2.warwick.ac.uk)
Ученые смогли связать эти полые структуры с целым рядом наночастиц, разработав новую стратегию создания средств доставки лекарственных препаратов. Примененная ими «стелс»-технология делает микроскопические полимерные пузырьки, содержащие жидкие лекарственные вещества, невидимыми для защитных систем организма.
Достижения в области полимеризации вызвали целую волну работ по созданию пузырьков из полимерных молекул. Такие полые структуры имеют целый ряд интересных химических и физических свойств, делающих их потенциальными средствами доставки лекарственных препаратов.
Ученые из Университета Ворвика были убеждены, что, если такие пузырьки «одеть» в дополнительный слой коллоидной «брони» из различных наночастиц, им можно придать еще большую прочность и добиться получения заранее заданных свойств.
«Нас вдохновляла способность природы обеспечивать защиту и механическую прочность определенным классам клеток и организмов. В дополнении к механической прочности, придаваемой клеткам цитоскелетом, растения, грибы и некоторые бактерии имеют дополнительную клеточную стенку, выступающую в роли внешнего барьера. Особо привлекли к себе наше внимание организмы, обладающие клеточной стенкой, состоящей из защитных коллоидных объектов. Это, например, бактерии, покрытые S-слоем белков, или фитопланктон, такой как кокколитофориды. (coccolithophorids), обладающий собственной коллоидной «наноброней», основанной на CaCO3», - рассказывает руководитель работы адъюнкт-профессор Стефан Бон (Stefan Bon)
Природа обеспечила кокколитофориды (coccolithophorids) коллоидной «наноброней», основанной на CaCO3. (Фото: treehugger.com)
Ученые нашли удивительно простой и высоко эффективный метод добавления к полимерным пузырькам целого ряда различных типов дополнительной защиты. Одним из них стал слой микроскопических шариков из полистирола с высокой степенью организации упаковки. Эта означало, что исследователям удалось создать пузырек, имеющий не только дополнительный усиленный внешний защитный барьер, но и обладающий точными характеристиками проницаемости, существенными для высвобождения лекарства, определяемыми кристаллообразной структурой из полистирольных шариков.
Применив ту же технику, ученым удалось добавить к пузырьку и желатинообразный полимер. Эта технология обеспечила пузырькам «стелс»-броню, защищающую их от нежелательного внимания со стороны иммунной системы организма. Данное покрытие (гидрогель из сополимера этилакрилата и метакриловый кислоты) поглощает так много окружающей воды, что в состоянии «обмануть» защитные механизмы организма, заставив их поверить, что это действительно обыкновенная вода.
«Невидимые» для иммунной системы организма полимерные пузырьки со «стелс»-броней, обладающие дополнительной защитой. (Криоэлектронная микроскопия). (Фото: pubs.acs.org)
Чтобы связать полимеры, ученым пришла в голову мысль, придать выбранной ими защите, основанной на коллоидных, или латексных, частицам, противоположный по отношению к пузырькам заряд. Это оказалось даже более эффективно и просто, чем они предполагали. Однако чтобы убедиться, что их план сработал, им нужен был новый способ наблюдения пузырьков.
Используемые ранее электронно-микроскопические методы требовали предварительного высушивания пузырьков. Высушивание значительно деформирует их структуру, в результате чего эта технология предоставляет мало полезных данных. Однако Университет Ворвика недавно приобрел криоэлектронный микроскоп. Это позволило ученым быстро заморозить пузырьки (до -150 градусов), сохраняя их форму, и убедиться, что основанный на изменении заряда метод работал, как было запланировано.
Доктор Стефан Бон (Stefan Bon), Университет Ворвика. (Фото: www2.warwick.ac.uk)
По материалам
Plankton inspires creation of stealth armour for slow release microscopic drug vehicles
Аннотация к статье Polymer Vesicles with a Colloidal Armor of Nanoparticles
Источник: NanoNewsNet
Related Articles: |
