Микроскопические резервуары для лекарств можно прикрепить к раковым клеткам для длительной терапии
Исследователи из Университета Копенгагена и Института Лауэ-Ланжевена (ILL) показали, что резервуары с противовирусными препаратами можно создавать так, чтобы они специфически связывались с инфицированными тканями, например, раковыми клетками, для медленной и концентрированной доставки лекарств.
Исследование, опубликованное в ACS Macro Letters, основано на данных нейтронной рефлектометрии, полученных на ведущем в мире источнике нейтронов в Гренобле. Этот подход может снизить дозировку и частоту инъекций для пациентов, а также минимизировать побочные эффекты от передозировки.
Перспективными кандидатами для упаковки и переноса лекарств являются самоорганизующиеся жидкокристаллические частицы. Они состоят из фосфолипидов и древовидных макромолекул — дендримеров. Эти частицы могут поглощать и переносить большие количества молекул лекарств для пролонгированного высвобождения и обладают способностью связываться с клеточными мембранами.
Ключевым требованием для применения таких частиц является детальное понимание их взаимодействия с клеточными мембранами. В эксперименте команда использовала нейтроны для анализа взаимодействия жидкокристаллических частиц с модельной клеточной мембраной, варьируя два параметра:
- Гравитацию — чтобы увидеть, как меняется взаимодействие, если агрегаты атакуют мембрану снизу, а не сверху.
- Электростатику — как баланс противоположных положительных и отрицательных зарядов агрегата и мембраны влияет на взаимодействие.
Эксперименты проводились на инструменте FIGARO в ILL, который позволяет исследовать верхнюю и нижнюю поверхности образца.
Результаты показали:
- Взаимодействие частиц с мембраной определяется зарядом на её поверхности. Небольшие изменения количества отрицательного заряда на мембране способствуют проникновению дендримеров и связыванию всей молекулы с поверхностью, образуя прикреплённый резервуар.
- Агрегаты предпочтительно взаимодействовали с мембранами только тогда, когда находились над образцом.
Чувствительность взаимодействия к небольшим изменениям заряда позволяет предположить, что простые корректировки в составе частиц могут оптимизировать процесс. В будущем это свойство может обеспечить целенаправленное лечение клеток, например, раковых, которые, как считается, имеют более высокую плотность отрицательного заряда, чем здоровые клетки.
«Раковые клетки имеют иной молекулярный состав и, в целом, иные физические свойства, чем нормальные здоровые клетки. Хотя все клетки отрицательны, раковые, как правило, заряжены более отрицательно из-за другого состава жирных молекул на их поверхности. Это свойство, которое, как мы полагаем, можно использовать в будущих исследованиях механизмов доставки», — объясняет доктор Мартис Карденас.
Исследователи отмечают, что лабораториям, возможно, потребуется пересмотреть методы оценки эффективности новых препаратов, чтобы учитывать сильные гравитационные эффекты, которые часто не видны при работе с малыми объёмами образцов.