ИСТИНА

В настоящее время актуальна проблема создания активируемых средств, способных осуществлять адресную доставку и управляемое высвобождение биологически активных веществ, в частности, лекарственных препаратов, непосредственно в организме человека. Несмотря на большое количество работ в этой области, проблема создания эффективных носителей для лекарств, далека от окончательного разрешения. Создание технологии, позволяющей обеспечить капсулирование, эффективную адресную доставку и управляемое высвобождение требуемых веществ, могло бы многократно повысить эффективность лекарственной терапии. Данная проблема является междисциплинарной. Имеется несколько подходов к ее решению, как то: использование полимерных капсул, частиц мезопористого кремния, липосом. Использование нетоксичных и биосовместимых липидов для построения липосомальных мембран является преимуществом липосом. Кроме того, преимуществом использования липосом для доставки лекарственных препаратов является их субмикронный размер, что способствует наилучшему распространению носителей лекарств в организме человека. В настоящей работе приводятся результаты изучения влияния различных физических воздействий на липосомы, функционализированные полимерными молекулами и неорганическими наночастицами, обеспечивающими чувствительность липосом к внешним физическим воздействиям. Фосфатидилхолиновые капсулы имеют в своем составе молекулы амфифильного катиона стеароилспермина, что позволяет связывать на поверхности наночастицы или некоторые химические соединения, обладающие анионными фрагментами. Наночастицы магнетита обеспечивают чувствительность к внешним полям, как электрическим, так и магнитным. Для оценки возможности активации нанокомпозитных капсул внешними воздействиями использовалась простая экспериментальная методика, основанная на изменении проводимости раствора, содержащего липосомы, после разрушения липосом и высвобождения их содержимого. Сперва нанокомпозитные липосомы образовывались в растворе NaCl, затем солевой раствор удалялся из внешнего по отношению к липосомам объему методом диализа. Это позволяет судить о факте разрушения оболочек капсул посредством измерения проводимости раствора. Проводились контрольные измерения проводимости раствора, содержащего нанокомпозитные везикулы, и измерения проводимости после воздействия электрического или магнитного поля на раствор. Исследовалось воздействие импульсного электрического поля на нанокомпозитные липосомы: пробирка с раствором, содержащим нанокомпозитные липосомы, помещалась между обкладками расположенной в ИРЭ РАН установки, способной генерировать импульсы электрического поля наносекундной длительности. Пиковое напряжение между обкладками достигало 15 кВ. Данное воздействие является нетермическим, что позволяет избежать теплового шока, в случае клинического применения. После воздействия импульсов электрического поля, наблюдался скачок электрической проводимости раствора. Помимо этого, образцы исследовались методом просвечивающей электронной микроскопии. Микрофотографии делались до и после воздействия. Нанокомпозитные капсулы оказались разрушенными. В качестве качественной теоретической модели происходящих при этом процессов, была решена квазистационарная задача для переходного процесса в цилиндрическом контейнере, содержащем водную суспензию нанокапсул. Во внешнем электрическом поле наночастицы магнетита поляризуются, при этом между ними возникают силы электростатического отталкивания. Наночастицы магнетита выступают в роли наноантенн, значительно усиливая вблизи себя локальное электрическое поле, благодаря ним, значение критического поля, необходимого для разрушения мембраны понижается. Теоретическая оценка, сделанная методом решения квазистационарной задачи, показывает уменьшение критической величины разности потенциалов вблизи мембраны в 5 раз, с 99,7 до 20 мВ. Поскольку наночастицы магнетита чувствительны к воздействию внешнего магнитного поля, изучалось воздействие магнитного поля на нанокомпозитные липосомы. При изучении активации капсул магнитным полем, пробирка с водной суспензией капсул была помещена между полюсами магнита в течение часа, после чего исследовалась проводимость раствора. Кроме того, нанокомпозитные капсулы были охарактеризованы методом ПЭМ. При этом наблюдался скачок проводимости раствора, но разрушения капсул, как в случае с электрическими воздействиями, не происходило. Выход содержимого нанокомпозитных капсул наружу в данном случае обусловлен изменением проницаемости билипидного слоя вследствие изменения формы капсул. Под действием внешнего магнитного поля капсулы растягивались, их форма менялась со сферической на эллипсоидальную. В первом приближении, теоретическое описание происходящих при этом процессов было сделано путем решения задачи о деформации слоя магнитной жидкости в постоянном внешнем магнитном поле с позиции поиска минимума потенциальной энергии системы. С учетом предположения о том, что нанокомпозитные липосомы изменяют форму со сферической на эллипсоидальную, значение отношения поверхностной энергии к магнитостатической для сферы составило примерно 0,15, а значит, магнитостатическая энергия при воздействии внешнего магнитного поля превышает энергию поверхностного натяжения липосомальной мембраны практически на порядок. Результаты настоящей работы показывают, что наносистемы на основе функционализированных наночастицами липосом, могут послужить основой для создания новых эффективных средств капсулирования, адресной доставки и управляемого высвобождения различных биологически активных веществ в водных средах, перспективных для биомедицинских и других применений. Работа поддержана Российским Научным Фондом (проект 14-12-01379).