Научные достижения химического факультета

Химики изучили перспективное средство адресной доставки лекарств

Ученые из Московского государственного университета им. 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.

Внутренняя поверхность многих органов человека и животных (пищеварительных и дыхательных органов, мочеполовых путей, полостей носа, и пр.) выстлана защитной слизистой оболочкой, которая предохраняет эти органы от высыхания, а также обладает бактерицидными свойствами. Слизистая — это барьер, который защищает организм от вредного воздействия окружающей среды. Однако, если мы хотим ввести лекарство через слизистую оболочку (например, приём таблеток под язык; или капли для носа) эта природная защита играет против нас и не позволяет лекарственному веществу проникнуть внутрь. Чтобы помочь лекарству дойти до цели, ученые разрабатывают специальные мукоадгезивные субстанции - вещества, способные прилипать к слизистым оболочкам муколитической природы (глаз, ротовая полость, ЖКТ, органы дыхания, женские половые органы).

На настоящий момент ученые выделяют два поколения мукоадгезивных веществ, причем большинство из них - полимеры. Первое поколение мукоадгезивных полимеров - это синтетические или полусинтетические производные целлюлозы и поли-акриловой кислоты, которые плохо контролируемо связываются с мукусом (слизистой).  Мукоадгезивные вещества 2-го 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 другие, здоровье части организма, либо теряет свою лекарственную активность "по дороге" (инактивация).

Большинство научных групп, разрабатывающих мукоадгезивные средства доставки, придерживаются стратегии модификации уже известных мукоадгезивных полимеров с целью придания им новых желаемых свойств (в основном, для большего контроля над высвобождением лекарственных веществ из этих полимерных носителей), или химического "пришивания" этих полимеров к другим "умным" носителям лекарств, например, наночастицам золота. Такие ухищрения ученых, 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, работающие под руководством научного сотрудника МГУ, к.х.н. 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 - пористые, на наномолекулярном уровне подобны губке. Поры ватерита идеально подходят по размеру для удерживания большинства биологически важных молекул (10-40 нм), и 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.

Полученные исследователями результаты помогут в создании тест-систем для лекарств. Сейчас ученые пытаются отказаться от экспериментов с животными, большую часть медицинских испытаний можно заменить на более гуманные исследования. 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.

Результаты исследования ученых опубликованы в издании Journal of Colloid and Interface Science.

Источник фото: Анна Викулина