Гибкие микроносители доставляют наночастицы к стенке сосуда

Для эффективной доставки лекарств к сосудистому эндотелию частицы-носители должны прочно прилипать к стенке сосуда. Размер частиц критически важен для их миграции (маргинации) в кровотоке. Микрочастицы оптимальны для маргинации, а наночастицы — для внутриклеточной доставки.

Учёные из Мичиганского университета (США) испытали гибкие гидрогелевые микрочастицы в качестве носителей для транспорта наночастиц к повреждённой сосудистой стенке. В зависимости от модуля упругости микрочастиц, полиэтиленгликолевые (PEG) гидрогелевые микрочастицы, нагруженные наночастицами, доставили к стенке сосуда больше 50-нм наночастиц по сравнению со свободно инъецированными наночастицами, увеличив эффективность доставки более чем на 3000%.

Разработка и испытание микрочастиц (MPs), нагруженных наночастицами (NPs)

В качестве груза использовали полистирольные (PS) наночастицы диаметром 50 нм. Их загрузка в жёсткие микрочастицы не привела к значительному увеличению модуля сдвига гидрогеля, сохранив его гибкость.

Способность нагруженных микрочастиц связываться со стенкой сосуда тестировали на монослое активированных клеток эндотелия пупочной вены человека (HUVEC) в потоке человеческой крови in vitro. Носители с более высокой загрузкой доставляли к стенке значительно больше наночастиц. Микрочастицы с 50% полиэтиленгликоля (PEG) доставили больше всего наночастиц, увеличив их количество у сосудистой стенки на 1550% по сравнению со свободными наночастицами.

Динамика связывания наночастиц со стенкой сосуда

Контрольные эксперименты подтвердили, что разница в доставке связана именно с прилипанием к стенке, а не с фагоцитозом наночастиц лейкоцитами или их связыванием с клетками крови.

В испытаниях на мышах с острым воспалением брыжейки гибкие гидрогелевые микрочастицы были значительно эффективнее в доставке 50-нм полистирольных наночастиц к воспалённой ткани, чем свободные наночастицы, независимо от дозировки.

Длительность адгезии частиц

Несмотря на более длительное время циркуляции наночастиц, в течение часового эксперимента гидрогелевые наночастицы не превзошли гидрогелевые микрочастицы по эффективности целевой адгезии. В модели острого повреждения лёгких было отмечено длительное присутствие целевых гибких гидрогелевых микрочастиц in vivo.

Перспективы

Погрузка наночастиц в гидрогелевые микрочастицы значительно улучшает доставку малых наночастиц для целевой терапии. Благодаря настраиваемой гибкости, такие носители легко перемещаются по сосудам с низким риском окклюзии, подобно лейкоцитам. Во всех экспериментах мягкие гидрогелевые микрочастицы обеспечивали значительно более сильную и устойчивую адгезию по сравнению со свободными наночастицами.

Эта работа демонстрирует преимущество стратегии доставки наночастиц к сосудистой стенке с помощью гидрогелевых носителей, что можно оптимизировать для клинического применения в регенеративной медицине и биоинженерии.