Forskare har varit engagerade i läkemedelsleveranssystem under lång tid. Många "nanovagnar" för läkemedelstillförsel till önskad plats har skapats, men många utmaningar återstår, inklusive att förhindra att läkemedlet verkar före leverans till rätt plats i en kropp.

"Många befintliga bärare kapslar in läkemedel genom de långväga elektrostatiska interaktionerna - bäraren drar till sig motsatt laddad medicin. Vår metod hanterar inte elektrostatiken alls. Fyller i nanogelen med gästmolekylerna, låsa dem i hålrummet och ytterligare frigöring styrs av temperaturen. Därför, läkemedlen i sig kan vara både laddade och neutrala, " säger en av de ryska medförfattarna till artikeln, Professor Igor Potemkin.

Enligt författarna, det finns andra metoder för att utlösa frisättningen av droger, till exempel, med hjälp av ett externt magnetfält. Men i varje fall, forskare konfronterar problemet med effektiviteten av läkemedelsfrisättningen.

Forskarna testade gel-nanokapslarna, som tidigare var undervärderade som bärarsystem. Deras huvudsakliga problem är att kapslarna fastnade tillsammans med sina grannar (förlorade kolloidal stabilitet) under läkemedelstillförseln. Sådant beteende gjorde leveransen omöjlig eller ineffektiv. Forskarna löste detta problem genom att skapa en bärare, vars inre hålighet är omgiven av två "membran" av olika kemiska strukturer, som ett ägg med två skal.

Det yttre porösa skalet spelar en skyddande stabiliserande roll och hindrar aggregationen av nanokapslarna, medan porerna i det inre skalet kan öppna och stänga beroende på temperaturen på grund av de variabla interaktionerna mellan dess monomera enheter.

Under fyllningen, porerna i båda skalen är öppna och nanogelen absorberar läkemedelsmolekylerna som en svamp. Sedan ändras temperaturen och porerna i det inre skalet stängs, och låst i hålrummet, läkemedlet är redo för leverans. Senare, porerna kommer att öppnas igen och gästmolekylerna kommer att släppas endast på de platser där temperaturen tillåter.

Nanogeldesignen reducerades till syntesen av två nanogelskal med olika kemiska strukturer runt kiseldioxidkärnan. I slutet av syntesen, kärnan är kemiskt löst, lämnar ett hålrum.

Initialt, forskarna var osäkra på hur nanokapseln skulle bete sig – om dess hålighet skulle förbli stabil efter att kiselkärnan tagits bort eller om den skulle kollapsa. Dessutom, de visste inte om storleken på poren var tillräcklig för att absorbera det transporterade ämnet och släppa ut det, eller om den låstes på ett tillförlitligt sätt under transport. Dock, som svar på temperaturförändringar, porerna öppnades och stängdes. Under leveransen, innehållet i kapslarna var nästan helt säkert, och den inre kavitetens form var inte bara stabil; den blev ännu större än den ursprungliga storleken på kiseldioxidkärnan.

Syntes av nanogelkapslarna och relaterade mätningar utfördes i Europa, främst i Tyskland, och ryska forskare från Lomonosov Moskva statsuniversitet, Igor Potemkin och hans kollega Andrey Rudov, arbetade med datormodelleringen som gjorde det möjligt för forskare att studera beroendet av nanokapslarnas struktur på temperaturen. Också, fysikerna vid Lomonosov Moskva statsuniversitet simulerade en metod för inkapsling och frisättning av de transporterade molekylerna under temperaturvariationer.

I detta skede, Arbetet är preliminärt och syftar främst till att visa konceptets effektivitet. Experiment utfördes i temperaturområdet 32-42°C. Det är något högre än det temperaturintervall som är gynnsamt för en människa, även om det i framtiden detta intervall kan enkelt minskas, enligt Igor Potemkin.

Det vetenskapliga samarbetet kommer att pågå i ytterligare fyra år. "Det finns fortfarande många frågor, "säger forskaren." Till exempel, vi har observerat en struktur där ett hålrum inte kollapsar när porerna stängs. Nu, vi måste förstå varför det händer, hur påverkar densiteten av lagrenas tvärbindningseffekt, dvs. vad är den minsta mängden tvärbindare som inte leder till en kollaps av kaviteten, och så vidare."

Potemkin är säker på att de skapade nanobehållarna är de idealiska bärarna för riktad läkemedelsleverans. Dessutom, deras syntes är varken komplex eller riktigt dyr. Även om det på det aktuella forskningsstadiet, det är svårt att fastställa den exakta kostnaden, samarbetsplanerna inkluderar redan skapandet av storskaliga, kommersiellt acceptabel produktion av nanogeler.