Nanomedicína s neviditelným spínačem představuje nový systém transportu léčiv v lidském organismu

Tento systém může dle webu Katedry fyziky povrchů a plazmatu MFF UK „chytře“ reagovat na okolí a vlivem radikálových forem kyslíku uvolňovat svůj náklad (částice oxidu ceru) v přesně určeném prostředí.

Živé organismy mohou spontánně měnit své chování v odpovědi na změny působené vnějšími nebo vnitřními podněty. Například sluneční světlo působí jako stimul pro rostliny, který jim pomáhá růst nebo se za ním natahovat.

Nanomedicína reagující na podněty je inspirována touto přírodní strategií. Ve světě nanomateriálů vědci navrhují systémy dodávání léků, které mohou reagovat na podněty a uvolňovat „naložené“ molekuly léku specificky v cílovém místě. Úspěšný návrh systému podávání léků reagujícího na podněty většinou zahrnuje hostitelskou „schránku“ na molekuly léku, fyzickou blokující „bránu“, která zabraňuje předčasnému uvolnění léku, a „spínač“, který reaguje na podněty a otevírá ji.

Související

Lukáš Bauer

Vědci hledají nové možnosti regenerace nervové…

Lukáš Bauer

Vědci z Přírodovědecké fakulty vyvinuli nový…

Mezi nejčastěji používané stimuly patří světlo, teplota, magnetické pole nebo, což je důležité, chemické prostředí. Například reaktivní formy kyslíku jsou generovány během normálního procesu dýchání, zatímco jejich nadbytek často souvisí s kardiovaskulárními chorobami a chorobami centrálního nervového systému. Předešlé studie prokázaly, že nanočástice oxidu ceru mohou napodobit chování několika druhů enzymů k účinné eliminaci radikálových forem kyslíku a lze je tak potenciálně využít v nanomedicíně.

Ve zveřejněné studii navrhli vědci z MFF UK (ve spolupráci s pracovníky Akademie věd České republiky a Národní akademie věd Ukrajiny) inteligentní systém transportu léčiv bez nutnosti použití výše zmíněných „bran“. Tyto systémy reagující na reaktivní formy kyslíku jsou složené z mezoporézních nanočástic oxidu křemičitého. „Sepnutí“ a uvolnění obsahu v reakci na koncentraci radikálových forem kyslíku je zajištěno funkcionalizovanými thioetherovými skupinami na jejich povrchu.

Sulfid obsahující skupiny přecházejí z hydrofobních na hydrofilní v důsledku zvýšené hladiny reaktivního kyslíku. Methylthio-funkcionalizované systémy eliminují použití tradičního fyzického blokátoru pro řízené uvolňování, který může způsobit cytotoxicitu či nechtěný předčasný únik léčiva před doručením na požadované místo v lidském těle.

Systémy podávání léků pomocí mezoporézních nanočástic oxidu křemičitého byly dosud omezeny na léčiva velmi malých rozměrů. Nově navržený systém ale umožňuje naložit léčiva až o velikosti menších bílkovin.

Jako důkaz funkčnosti nového konceptu, vědci „naložili“ do mezopórů oxidu křemičitého nanočástice oxidu ceru o rozměrech zhruba 2 nm. Tyto nanočástice mají schopnost aktivně pohlcovat reaktivní formy kyslíku. V prostředí bohatém na reaktivní formy kyslíku se hydrofobní methylthio skupiny vázané na mezoporézních částicích oxidu křemičitého přemění na hydrofilní sulfony a sulfidové skupiny.

Následná změna polarity povrchů mezoporézních částic způsobí řízené uvolňování nanočástic oxidu ceru v potřebném místě. Nově vyvinuté mezoporézní nanočástice s „neviditelným spínačem“ reagujícím na zvýšenou hladinu reaktivních forem kyslíku tak poskytují slibnou platformu pro výrobu účinných antioxidačních nanomateriálů jako systémů pro cílené dodávání léků v lidském organismu.

Zdroj: Advanced Functional Materials, Katedra fyziky povrchů a plazmatu MFF UK