ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ И ПРОНИЦАЕМОСТИ ЛИПИДНЫХ МЕМБРАН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОЧАСТИЦ И НЕТЕПЛОВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯстатьяТезисы
Место издания:Типография "Лакшери Принт” 115142, Москва, ул. Речников, д. 21
Первая страница:26
Последняя страница:28
Аннотация:В настоящее время в мире ведутся активные разработки новых высокоэффективных технологий лекарственной терапии, направленные на решение проблемы управляемой доставки лекарственных препаратов непосредственно в целевые области или клетки организма [1-3]. Эти технологии должны обеспечить пространственно-временное сопряжение доставки и действия лекарственных препаратов в целевых областях организма, при котором вводимое в организм лекарственное средство доставляется в целевое место организма и высвобождается там в нужное время и в нужном количестве. Наша работа посвящена решению актуальной научной проблемы создания фундаментальной базы новых перспективных технологий биомедицинской радиоэлектроники, обеспечивающих высокоэффективную диагностику и лекарственную терапию, и основанных на разработке новых биосовместимых средств и методов капсулирования, адресной доставки и управляемого высвобождения функциональных, биологически-активных и лекарственных препаратов в водных средах включая живые системы. Для решения этой проблемы нами в рамках комплексного междисциплинарного подхода выполнен химический синтез специальных гидрофобных электропроводящих наночастиц магнетита и золота и получены новые наноструктурированные биомиметические липидные везикулы (нанокомпозитные липосомы), мембраны которых функционализированы такими наночастицами [4-9]. Ввиду определенной «биогенности» и соответствующей малотоксичности именно наночастицы магнитных оксидов железа и наночастицы металлического золота представляют наибольший интерес для современных и перспективных био-медицинских применений. Преимущества использования липосом в качестве основы для создания коллоидных средств капсулирования лекарств связаны с их биосовместимостью, а также с универсальностью, обусловленной возможностью капсулировать в липосомах вещества самой разной природы – низкомолекулярные и высокомолекулярные, гидрофильные, гидрофобные и амфифильные соединения. Использование биосовместимых и биодеградируемых полимеров открывает дополнительные возможности создания и модификации коллоидных носителей лекарственных препаратов. Особенно важной и актуальной в настоящее время остается задача разработки эффективных и безопасных методов управления структурно-функциональными характеристиками коллоидных средств капсулирования посредством внешних физических и/или химических воздействий для обеспечения управляемого высвобождения капсулированных веществ в целевой области организма в нужное время и в нужном количестве. В нашем подходе в качестве максимально безопасных внешних управляющих физических воздействий, обеспечивающих избирательное дистанционное управление структурой и проницаемостью мембран нанокомпозитных липидных везикул, используются нетермические воздействия ультракоротких электрических импульсов длительностью менее 10 нс, обеспечивающие эффект избирательной электропорации липидных мембран, содержащих поляризующиеся во внешнем электрическом поле электропроводящие наночастицы.В качестве модельных молекулярных соединений, капсулируемых внутри липосомальных носителей, использовались противораковый антибиотик доксорубицин и флуоресцентный краситель карбоксифлуоресцеин. Поскольку данные флуорофоры обладают выраженным эффектом концентрационного тушения флуоресценции, это позволяет количественно определять выход капсулированного вещества из носителя. Исследовалось воздействие внешних наносекундных импульсов электрического поля высокой напряженности на нанокомпозитные липидные везикулы, загруженные доксорубицином, мембраны которых содержали гидрофобизованные наночастицы магнетита и золота. Интенсивность флуоресценции доксорубицина измерялась до и после воздействия, что позволяло количественно оценить выход капсулированного доксорубицина из липосом. Полученные экспериментальные данные указывают на управляемое увеличение проницаемости нанокомпозитных липидных мембран и эффективный выход капсулированного флуорофора из нанокомпозитных везикул в результате внешнего импульсного электрического воздействия. Дополнительными независимыми методами, подтверждающими существенные изменения структуры мембран нанокомпозитных липидных везикул в результате избирательной электропорации, являлась просвечивающая электронная микроскопия и атомно-силовая микроскопия. Полученные в работе теоретические оценки эффектов влияния внешнего импульсного электрического поля на нанокомпозитные липосомы дают информацию, необходимую для понимания физических механизмов активации нанокомпозитных липосом внешними электрическими управляющими воздействиями, обеспечивающими избирательное контролируемый выход капсулированных веществ из таких липосом во внешнюю среду. Полученные результаты открывают возможности создания новых биомиметических биосовместимых нанокомпозитных коллоидных систем капсулирования и доставки лекарственных препаратов, восприимчивых к внешним управляющим нетермическим физическим воздействиям, представляющим собой импульсные электрические поля (эффект избирательной электропорации).Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 23-12-00125).Литература.1.Svenson S, Prudhomme R.K Multifunctional // Nanoparticles for Drug Delivery Applications: Imaging, Targeting, and Delivery Series // Eds by. N.Y.:Springer, 2012. 2.Parveen S., Misra R., Sahoo S.K. // Nanoparticles: a boon to drug delivery, therapeutics, diagnostics and imaging // Nanomedicine: Nanotechnology, Biologyand Medicine. Ferbruary 2012. V.8. № 2. P.147 – 166.3.Y. A. Koksharov, G. B. Khomutov, I. V. Taranov [et al.] Magnetic Nanoparticles in Medicine: Progress, Problems, and Advances, Journal of Communications Technology and Electronics. – 2022. – Vol. 67, No. 2. – P. 101-116. – DOI 10.1134/S1064226922020073. – EDN AGHHAR.4.Gulyaev, Y.V., Cherepenin, V.A., Taranov, I.V. et al. Activation of Nanocomposite Liposomal Capsules in a Conductive Water Medium by Ultra-Short Electric Exposure. J. Commun. Technol. Electron. 66, 88–95 (2021). https://doi.org/10.1134/S10642269210100225.Gulyaev, Y.V., Cherepenin, V.A., Taranov, I.V. et al. Effect of Gold Nanorods on the Remote Decapsulation of Liposomal Capsules Using Ultrashort Electric Pulses. J. Commun. Technol. Electron. 63, 158–162 (2018). https://doi.org/10.1134/S106422691802002X6.Gulyaev, Y.V., Cherepenin, V.A., Taranov, I.V. et al. Effect of Ultrashort Electric Pulses on Nanocomposite Liposomes in Aqueous Medium. J. Commun. Technol. Electron. 65, 193–199 (2020). https://doi.org/10.1134/S10642269200200967.Gulyaev, Y.V., Cherepenin, V.A., Taranov, I.V. et al. Remote decapsulation of nanocomposite liposomal capsules containing gold nanorods by ultrashort electric pulses. J. Commun. Technol. Electron. 61, 56–60 (2016). https://doi.org/10.1134/S10642269151201048.Gulyaev, Y.V., Cherepenin, V.A., Vdovin, V.A. et al. Decapsulation of polyelectrolyte nanocomposite microcapsules by pulsed microwave effect. J. Commun. Technol. Electron. 60, 1286–1290 (2015). https://doi.org/10.1134/S10642269151100429.Gulyaev, Y.V., Cherepenin, V.A., Vdovin, V.A. et al. Pulsed electric field-induced remote decapsulation of nanocomposite liposomes with implanted conducting nanoparticles. J. Commun. Technol. Electron. 60, 1097–1108 (2015). https://doi.org/10.1134/S1064226915100034
