Управляемый светом механизм доставки лекарств с использованием нагреваемой воды

Исследователи из Фармацевтической школы Скаггса Калифорнийского университета в Сан-Диего совместно с учёными в области материаловедения, инженерии и нейробиологии открыли новый механизм активации светом наночастиц для доставки лекарств и других целевых терапевтических веществ внутри организма.

Это открытие представляет собой серьёзное новшество. До сих пор было известно лишь о нескольких стратегиях, использующих свет для запуска высвобождения лекарств из наночастиц.

Механизм, описанный в онлайн-выпуске ACS Nano от 1 апреля 2014 года, использует ближний инфракрасный (NIR) свет низкомощного лазера для нагрева карманов воды, захваченных внутри непоглощающих свет полимерных наночастиц, наполненных лекарством. Карманы воды поглощают световую энергию в виде тепла, что размягчает окружающий полимер и позволяет лекарству высвобождаться в окружающую ткань. Процесс можно повторять многократно, с точным контролем количества и распределения лекарства.

"Ключевое преимущество этого механизма в том, что он должен быть совместим практически с любым полимером, даже с коммерчески доступными. Мы наблюдали захват воды внутри частиц, состоящих из всех протестированных нами биоразлагаемых полимеров", — отметил соавтор исследования.

Таким образом, метод может быть легко адаптирован многими биологическими лабораториями.

Совместное использование гидратированных полимеров и NIR-света, по-видимому, решает ряд технологических и медицинских барьеров, мешавших предыдущим подходам. Более ранние попытки использовать NIR-запускаемое высвобождение не получили широкого распространения, поскольку требовали специальных полимеров, дорогих мощных лазеров и/или совместного включения неорганических частиц, безопасность которых в организме остаётся под вопросом.

Новый метод использует NIR на вибрационной длине волны, настроенной на возбуждение молекул воды, которые поглощают оптическую энергию и преобразуют её в тепло. NIR способен проникать в биологические ткани на большую глубину, чем видимый или ультрафиолетовый свет.

Селективность нагрева объясняется сравнением захваченной воды внутри частиц со стаканом воды, а окружающей воды в растворе или ткани — с ванной. Меньший объём воды нагревается гораздо быстрее из-за огромной разницы в объёме.

Очевидное применение метода — доставка лекарств, активируемая светом. Однако, по мнению исследователей, он может найти разнообразное промышленное, медицинское и научное применение, включая "любые технологические приложения, требующие контроля химических процессов во времени и пространстве, такие как катализ, самовосстанавливающиеся материалы, активируемые светом солнцезащитные средства или дозирование пестицидов".