Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова, ФКНЦ Физико-химической медицины и Университета Ноттингем Трент (Соединенное Королевство) исследовали способность карбоната кальция связываться с компонентом слизистой оболочки. Результаты работы ученых помогут создать средство адресной доставки лекарств. Исследование опубликовано в Journal of Colloid and Interface Science.
Внутренняя поверхность большинства органов человека и животных выстлана защитной слизистой оболочкой, которая предохраняет от высыхания, а также обладает бактерицидными свойствами. То есть слизистая выступает барьером, который защищает организм от вредного воздействия окружающей среды. Иногда эта природная защита играет против нас и не позволяет лекарственному веществу проникнуть внутрь, например, при рассасывании таблеток под языком или при использовании назальных спреев. Чтобы помочь лекарству дойти до цели, ученые разрабатывают специальные мукоадгезивные субстанции — вещества, способные прилипать к слизистым оболочкам муколитической природы, которыми выстланы глаза, ротовая полость, органы ЖКТ, дыхания и другие.
Ученые выделяют два поколения мукоадгезивных веществ. Первое поколение мукоадгезивных полимеров — синтетические или полусинтетические производные целлюлозы и полиакриловой кислоты, которые плохоконтролируемо связываются с мукусом (слизистой). Мукоадгезивные вещества второго поколения — в основном, лектины и гликопротеины — прикрепляются к поверхности мукуса с участием специфических рецепторов. Несмотря на гигантских прорыв в области разработки мукоадгезивных веществ, эти средства доставки не могут считаться достаточно «умными». Зачастую, большая часть лекарственного вещества либо попадает не в очаг болезни, а в здоровье части организма, либо теряет свою лекарственную активность «по дороге», то есть происходит инактивация действующего вещества.
Большинство научных групп, разрабатывающих мукоадгезивные средства доставки, придерживаются двух стратегий: либо модифицируют уже известные мукоадгезивные полимеры, чтобы придать им желаемые свойства, либо «пришивают» эти полимеры к другим «умным» носителям лекарств, например, к наночастицам золота. Такие ухищрения, хотя и могут быть эффективны в лаборатории, но стоят очень дорого, и их внедрение в клиническую практику может оказаться экономически неоправданным.
Исследователи из России и Англии под руководством научного сотрудника кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ Дмитрия Володькина в поисках нового средства доставки отошли от привычной концепции полимеров и органических молекул и использовали неорганическое вещество — карбонат кальция, из которого состоит обыкновенный мел. У этого минерала есть много различных форм кристаллической решетки. Одна из них — ватерит — представляет особый интерес для медицины, потому что кристаллы ватерита снабжены порами и на наномолекулярном уровне похожи на губку. Поры ватерита идеально подходят по размеру для удерживания большинства биологически важных молекул (10-40 нм), а сами кристаллы могут быть легко получены в широком диапазоне размеров и форм. Если загрузить лекарственное вещество внутрь ватерита, то это позволяет не только достичь огромных концентраций лекарства внутри него, но и сохранить лекарственную активность.
«Наша группа изучила, насколько ватерит подходит для использования для доставки через слизистые оболочки. Мы показали, что ватерит невероятно сильно связывает муцин — это основной компонент мукуса (секрета слизистой). 16% по массе связанного с ватеритом муцина – это колоссальное значение, и низкое значение энергии Гиббса также говорит о сильном связывании ватерита с компонентом слизистой», — рассказала участница исследовательской группы, научный сотрудник Университета Ноттингем Трент Анна Викулина.
Путь от разработки до лекарственного препарата долог. Но уже сейчас полученные исследователями результаты могут помочь в создании тест-систем для других лекарств. Поскольку ватерит может адсорбировать на своей поверхности большое количество муцина, большие кристаллы ватерита, покрытые толстой искусственной слизистой оболочкой, могут служить своего рода платформой для проверки связывания новых препаратов с мукусом. Это позволит сделать предварительный скрининг и отсеять препараты, не подходящие по каким-то критериям, чтобы не тестировать их на животных.
Пресс-служба МГУ. Иллюстрация (кликабельно): Схема работы конструкции адресной доставки лекарств на основе ватерита // Источник: Анна Викулина
Источник: https://scientificrussia.ru/news/umnaya-dostavka-lekarstv-i-spasenie-zhivotnyh
