Исследователи создали частицы в форме цветка, которые могут эффективно доставлять лекарства к очагам поражения. Частицы, которые можно отслеживать и контролировать с помощью методов медицинской визуализации, показывают многообещающие результаты в лечении рака и сердечно-сосудистых заболеваний после успешных первоначальных испытаний на мышах.

Эти похожие на цветы частицы оксида цинка имеют размер 3 микрона (изображение цветного электронного микроскопа). Источник изображения: ДонВукКим/Институт интеллектуальных систем Макса Планка.В течение многих лет ученые искали способы доставки лекарств к конкретным целям в организме. Например, рассмотрите возможность доставки противораковых препаратов непосредственно к опухолям, гарантируя, что они действуют только в этой конкретной области, не вызывая побочных эффектов в других частях тела. В настоящее время проводятся исследования по выявлению частиц-носителей, которые можно сочетать с активными ингредиентами.Эти частицы должны отвечать определенным требованиям, включая следующие три пункта: во-первых, они должны быть способны поглощать как можно больше молекул активного вещества; во-вторых, их необходимо провести через кровоток с помощью простых методов, таких как ультразвук; и в-третьих, их путешествие по организму необходимо отслеживать с помощью неинвазивных методов визуализации. Этот последний пункт — единственный способ убедиться в том, что лекарство было успешно доставлено.Частицы напоминают крошечные бумажные цветы или песочные розы и собираются вместе самоорганизующимся образом. Источник изображения: Ким и др., AdvancedMaterials2024.

Найти единое решение, отвечающее всем этим требованиям, оказалось непростой задачей. Однако исследовательская группа под руководством ETH Zurich представила особый класс частиц, отвечающий всем этим критериям. Эти частицы не только эффективны, но и выглядят поразительно под микроскопом, как крошечные бумажные цветы или пустынные розы. Они состоят из очень тонких лепестков, образующих цветы. Эти цветочные зерна имеют диаметр от одного до пяти микрон, что немного меньше эритроцитов.

Их форма имеет два основных преимущества. Во-первых, частицы цветка имеют огромную площадь поверхности по сравнению с размером цветка. Промежутки между плотно упакованными лепестками имеют ширину всего несколько нанометров, как поры. Это означает, что они могут поглощать большое количество терапевтически активных веществ. Во-вторых, лепестки могут рассеивать звуковые волны или быть покрыты светопоглощающими молекулами, что делает их легко видимыми с помощью ультразвука или фотоакустического изображения.

Исследовательская группа под руководством Дэниела Разанского и Метина Ситти сообщила об этих результатах в исследовании, опубликованном в Advanced Materials. Разански — профессор биомедицинской визуализации, назначенный по двум специальностям, в ETH Zurich и Цюрихском университете. Ситти — эксперт в области микроробототехники. Недавно он работал профессором в ETH Zurich и Институте интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте, а затем перешел в Университет Коч в Стамбуле.

«Раньше исследователи сосредоточились на использовании ультразвука или других акустических методов для транспортировки крошечных пузырьков в крови», — сказал соавтор исследования Пол Вреде, аспирант из группы Лазански. «Теперь мы показали, что твердые частицы также можно направлять акустически». По сравнению с пузырьками преимущество цветочных частиц состоит в том, что они могут быть наполнены большим количеством молекул активных ингредиентов. "

Эксперименты в чашках Петри показали, что частицы цветов могут быть насыщены противораковыми лекарствами. Они также вводили частицы в кровоток мышей. Используя сфокусированный ультразвук, они смогли удерживать частицы в заданном положении внутри кровеносной системы. Им удалось это сделать, несмотря на очень быструю циркуляцию крови вокруг частиц. Фокусированный ультразвук — это метод, который фокусирует звуковые волны в определенном месте. «Другими словами, мы не просто вводим микрочастицы и надеемся на лучшее. Мы фактически контролируем их. Исследователи надеются, что однажды эту технологию можно будет использовать для доставки лекарств к опухолям или сгусткам крови, блокирующим кровеносные сосуды».

Микрочастицы могут быть изготовлены из различных материалов и иметь разные покрытия, в зависимости от их назначения и предпочтительной процедуры визуализации исследователя для контроля местоположения микрочастицы. «Основной принцип работы основан на их форме, а не на том, из чего они сделаны», — сказал Вреде. «В ходе исследования ученые подробно исследовали частицы цветов, изготовленные из оксида цинка. Они также протестировали частицы, изготовленные из полиимида и композитов, состоящих из никеля и органических соединений».

Теперь исследователи надеются уточнить свою концепцию. Они планируют сначала провести больше испытаний на животных, прежде чем технология сможет принести пользу пациентам с сердечно-сосудистыми заболеваниями или раком.

Составлено из /ScitechDaily