Молодые ученые НИЯУ МИФИ в сотрудничестве с коллегами из МФТИ, Ульяновского государственного университета и зарубежных научных организаций предложили новые носители на основе фторированных фуллеренов для доставки лекарств от ковида непосредственно к пораженному органу или очагу воспаления. Работы опубликованы в высокорейтинговых журналах Journal of Molecular Liquids и International Journal of Molecular Sciences.
Система доставки обеспечивает попадание лекарства непосредственно к пораженному органу (как правило, легким) или очагу воспаления. Она состоит из наночастицы-носителя (в данном случае - фуллерена), на которую осаждается лекарство, а также векторов, которые направляют систему к нужным тканям, и меток, которые позволяют отслеживать движение системы внутри человеческого тела.
При разработке таких систем доставки большое значение имеют адсорбционные силы, которые должны надежно удерживать лекарство на носителе во время доставки, но легко "отпускать" его, когда система оказалась в нужном месте.
В своей работе исследователи сосредоточились на моделировании адсорбционных свойств фторированных фуллеренов, рассказал доцент кафедры физики конденсированных сред Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике (ИНТЭЛ) НИЯУ МИФИ Константин Катин.
«Наличие фтора дает несколько преимуществ. Во-первых, за счет электроотрицательности фтор обеспечивает неравномерное распределение заряда, что способствует адсорбции. Во-вторых, фторированный фуллерен может менять форму за счет поворота связей C-F, "подстраиваясь" под конкретное лекарство. В-третьих, связи C-F обладают активностью в ближнем ИК диапазоне, что позволяет нагревать систему и инициировать высвобождение лекарства при помощи облучения. Кроме того, фтор обладает биологической активностью и воздействует на оболочки клеток из-за сильного отрицательного заряда. Добавление в систему ионов металлов, в первую очередь – никеля, обеспечивает дополнительные преимущества», - пояснил он.
Ученые изучили свойства фторированных фуллеренов на примере противоракового препарата доксорубицина и одного из основных лекарств от COVID-19 – хлорохина. Оказалось, что фуллерены лучше адсорбируют лекарства, чем ранее использовавшиеся графеновые наночастицы, благодаря своей напряженной выпуклой поверхности. Кроме того, фуллерены можно значительно точнее воспроизводить, чем другие углеродные частицы: в них не возникает случайных структурных искажений, которые могут непредсказуемо повлиять на свойства лекарства и здоровье пациента.
Авторы планируют продолжать исследования вместе с медиками из МФТИ. В случае успеха, новая система доставки позволит значительно снизить необходимую дозу лекарства, а значит и его негативное побочное действие на организм.