Новые самоходные наночастицы для доставки лекарств прямо к трещинам в костях
Команда химиков и биоинженеров из Университета Пенсильвании и Бостонского университета разработала новый метод поиска и доставки заживляющих препаратов к свежим микротрещинам в костях. Метод основан на целенаправленной доставке лекарств непосредственно к трещинам с помощью крошечных самоходных наночастиц. Энергия для движения частиц исходит от самой трещины.
«Когда в кости возникает трещина, нарушается структура минералов, которые высвобождаются в виде заряженных частиц — ионов. Это создает электрическое поле, притягивающее отрицательно заряженные наночастицы к трещине», — пояснил профессор химии Аюсман Сен.
Образование такого электрического поля — известное явление, но ранее его не использовали одновременно как источник энергии и «маяк» для активной доставки лекарств к местам, наиболее подверженным риску перелома.
Эксперименты и результаты
Исследование описано в журнале Angewandte Chemie. Ученые провели серию экспериментов:
- Модельная система: Использовали кость из человеческой большеберцовой и бедренной кости и флуоресцентные синтетические квантовые точки. Отрицательно заряженные точки двигались к свежей трещине и накапливались на ней.
- Биологический материал: Протестировали систему с белковой молекулой. Результаты были обнадеживающими.
- «Наногрузовик» с лекарством: Создали наномотор из биосовместимого синтетического материала (сополимер молочной и гликолевой кислот, одобренный FDA), который нес лекарство от остеопороза (алендронат натрия). Даже будучи «загруженным» миллионами молекул лекарства, такой наномотор был в 30–40 раз меньше эритроцита. Эксперименты подтвердили, что он успешно доставляет препарат к трещине.
- Тест на клетках: В лаборатории Бостонского университета испытали тот же препарат на живых человеческих костных клетках. Обработанные клетки увеличивались в количестве по сравнению с необработанными, что подтвердило эффективность лекарства.
«Наши наномоторы отличаются тем, что могут активно и естественно доставлять лекарства в целевой области. Существующие методы предполагают прием препарата в надежде, что его достаточно попадет в нужное для заживления место», — отметил Аюсман Сен.
Метод требует дальнейших испытаний и разработки, прежде чем его можно будет считать безопасным и эффективным для предотвращения переломов у пациентов с такими состояниями, как остеопороз.