Наночастицы — новая лекарственная форма

Высоко заряженные частицы наноаэрозолей способны без труда пробить защитный липидный слой клеток легких и глубоко проникнуть в ткани организма.

К такому выводу пришли сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН в Пущино по результатам проведенных испытаний. Специалисты из лаборатории наноструктур и нанотехнологий обнаружили, что лечить заболевания органов дыхания можно с помощью новой лекарственной формы — наноаэрозолей [1].

— В ходе исследований мы выяснили, что высоко заряженные частицы наноаэрозолей обладают баллистической способностью проникать сквозь липидный слой легочной ткани — пробивать монослой подобно пулям и достигать эпителия легких, — пояснил руководитель группы, доктор физико-математических наук Виктор Морозов [2].

Как известно, сегодня для лечения астмы и большинства других болезней легких применяются различные ингаляторы. Содержащиеся в этих приборах лекарственные растворы превращаются в аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из крошечных капель и микрочастиц. Они проникают внутрь легочных тканей, но в основном оседают в трахее и бронхах, так и не достигая глубинных слоев легких. Как выяснили В. Морозов и его коллеги, решить эту проблему совсем не сложно. Для этого необходимо уменьшить частицы аэрозоля до наноразмеров, тогда они легко достигнут труднодоступных участков легких.

Другой вопрос: удастся ли этим крохам прорваться внутрь самой легочной ткани? Ведь клетки альвеол (те самые «мешочки», в которых происходит обмен газами между кровью и воздухом) защищены липидным слоем. Ученые задались вопросом: смогут ли частицы наноаэрозолей прорвать жировую преграду и достичь поверхности легочных альвеол? Данная миссия оказалась выполнимой для заряженных наночастиц размером около 100 нанометров. Убедиться в этом удалось в ходе экспериментов с искусственным липидным слоем. Его вырастили в специальной емкости, а над ним установили некое подобие пушки. Из нее наночастицы распыляли в растворе, содержащем глюкозу и другие вещества, чтобы посмотреть, удалось ли частицам наноаэрозолей пробить жировую броню легких.

На «баллистические» свойства уменьшенных наночастиц влияют степень их заряженности и полярность. Если молекулы наноаэрозолей не обременены избыточным отрицательным или положительным зарядом, то они беспрепятственно проникают в тканевую область липидного монослоя, уплотняют его и блокируют доступ другим наночастицам [3].

— Поэтому мы сделали вывод, что только высоко заряженные частицы наноаэрозолей определенного размера обладают достаточной скоростью, которая обеспечивает им баллистическое проникновение через липидный слой, — уточнили сотрудники лаборатории наноструктур и нанотехнологий ИТЭБ РАН.

Частицы аэрозоля с низким зарядом оседали на поверхности жирового слоя, и для отслеживания их дальнейшего пути биофизики из Пущино провели эксперимент на синхротроне в Национальном исследовательском центре «Курчатовский институт». В настоящее время эксперимент продолжается в Европейском синхротронном центре Гренобля (Франция). Ожидается, что совместная публикация с подведением итогов экспериментов будет издана в журнале «Кристаллография» в начале следующего года [1, 2].

1. Как наноаэрозоли проникают в легкие. ИТЭБ РАН в Пущино. https://web.iteb.psn.ru/press-release/kak-nanoaerozoli-pronikaut-v-legkie.htm
2. Ballistic Penetration of Highly Charged Nanoaerosol Particles through a Lipid Monolayer. Langmuir. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.7b00782?journalCode=langd5
3. Ученые из РФ доказали, что наночастицы лекарств могут проникать в легкие. РИА Новости. httpss://ria.ru/science/20170918/1505004806.html

Изображение:
httpss://img.profi-news.ru/2017/09/04/560336.jpg