ИСТИНА

Одной из важнейших проблем прикладной биофизики является создание активируемых средств, способных непосредственно в организме человека осуществить адресную доставку и управляемое высвобождение лекарственных препаратов, что позволит значительно увеличить эффективность лекарственной терапии и минимизировать побочные эффекты. Количество работ в этой области весьма велико, но, несмотря на это, проблема далека от окончательного разрешения. Имеется несколько подходов к разрешению данной междисциплинарной проблемы, например: применение микрочастиц мезопористого каремния, капсул на основе полимеров, или же липосом. Преимуществом последнего подходя является нетоксичность и полная биосовместимость липидов, являющихся материалом липосом, а так же возможность варьировать размер липосом в широких пределах, вплоть до субмикронного. Это позволяет добиваться наилучшего распространения носителей лекарства непосредственно в организме. Для создания нанокомпозитных везикул в настоящей работе использовался фосфатидилхолин; в состав липосом включались также молекулы амфифильного катиона стеароилспермина, обеспечивающего связывание на поверхности неорганических наночастиц, например наночастиц золота или же магнетита Fe3O4. Функционализациия липосом неорганическими наночастицами обусловлена необходимостью обеспечить чувствительность к внешним электрическим и магнитным полям. Экспериментальная процедура, позволяющая убедиться в возможности применения нанокомпозитных липосом для капсулирования и управляемого высвобождения лекарств, проста. Синтез липосом происходил в растворе NaCl, после чего посредством диализа из внешнего по отношению к липосомам объема удалялся солевой раствор. Измерение проводимости до внешнего воздействия и после него позволяет судить о факте разрушения оболочек капсул: при разрушении капсул будет наблюдаться скачок проводимости. Для изучения воздействия импульсного электрического поля на нанокомпозитные везикулы пробирку с раствором, содержащим липосомы, помещали между обкладками установки, способной генерировать импульсы высокого ( порядка 15 кВ) напряжения, но при том наносекундной длительности. Столь малая длительность воздействия обеспечивает его нетермичность, что позволяет избежать теплового шока; если рассматривать переспективы медицинского применения, это, несомненно, является плюсом. После импульсного воздействия, наблюдался скачок проводимости раствора, свидетельствовавший о разрушении липосом, а кроме того образцы исследовались методом ПЭМ до и после импульсного воздействия. Нанокомпозитные капсулы оказались разрушенными. Первым приближением к качественному описанию происходящих под действием внешнего поля, процессов квазистационарная задача для переходного процесса в цилиндрическом контейнере, содержащем водную суспензию нанокапсул[3]. Под действием внешнего поля происходит поляризация наночастиц магнетита или золота; между ними возникают силы электростатического отталкивания. Кроме того, наночастицы выступают в роли своего рода антенн, значительно усиливая вблизи себя локальное электрическое поле, таким образом понижая значение критического поля, необходимого для разрушения мембраны. Теоретическая модель, основанная на решении квазистационарной задачи, показывает уменьшение критической величины разности потенциалов вблизи мембраны в 5 раз, с 99,7 до 20 мВ. Наночастицы магнеита, использующиеся для функционализации нанокомпозитных липосом обеспечивают чувствительность не только к электрическим, но и магнитным полям; кроме того, магнитные поля абсолютно безвредны для человека. Для изучении воздействия магнитного поля на липосомы, водная суспензия липосом в пробирке в течении часа экспонировалась между полюсами постоянного магнита, создававшего поле напряженностью 1,9 кЭ, после чего исследовалась проводимость раствора. Как и в случае электрических воздействий, так же использовался метод ПЭМ. Несмотря на наблюдаемый скачок проводимости раствора, разрушения капсул, как в случае с электрическими воздействиями, не происходило. Это явление объясняется изменением проницаемости билипидного слоя, поскольку под действием внешнего магнитного поля капсулы растягиваются, их форма менялась со сферической на эллипсоидальную. Теоретическое описание происходящих при этом процессов возможно путем решения задачи о деформации слоя магнитной жидкости в постоянном внешнем магнитном поле с позиции поиска минимума потенциальной энергии системы. Логично предположить, что при воздействии внешнего магнитного поля, сферическая липосома изменяет свою форму на эллипсоидальную; анализ полученных нами формул для энергии эллипсоидальной магнитной оболочки свидетельствует, что во внешнем поле липосомы преобретают именно форму вытянутого эллисоида, а не геоида. Значение отношения поверхностной энергии к магнитостатической для сферы составляет примерно 0,15; то есть, магнитостатическая энергия при воздействии внешнего магнитного поля превышает энергию поверхностного натяжения липосомальной мембраны практически на порядок. Комплексные наносистемы на основе функционализированных наночастицами липосом весьма перспективны для создания новых эффективных средств капсулирования, и управляемого высвобождения различных биологически активных веществ в водных средах, ( в том числе, непосредственно в организме человека) перспективных для биомедицинских и других применений. Имеющиеся теоретические модели позволяют так же предсказывать поведение липосом под влиянием внешних физических воздействий.