Российские ученые создали биоматериалы "Противораковые пленки" и ""Металлоферменты"
2023-08-22 19:13
Противораковые пленки Важнейшей особенностью биополимерных пленок является их способность к самосборке и формированию структур, благодаря чему они приобретают свойства природных мембран.
Как и в человеческой коже, гидрофильные и гидрофобные слои чередуются с внутренними транспортными каналами, обеспечивающими хорошую проницаемость. Таким образом, «искусственная кожа» может быть использована для неинвазивной доставки системных лекарственных препаратов в кровоток при таких сложных заболеваниях, как псориаз, ревматоидный артрит и различные нейродерматозы. Особенно при онкологических заболеваниях необходимо максимально снизить дозы препаратов.
Антинеопластические препараты обладают высокой токсичностью. Они должны попадать в системный кровоток через кожу, не отравляя весь организм. Биополимерная пленка действует как инъекционный препарат", — говорит заведующая кафедрой аналитической медицинской химии профессор Нина Мельникова.
Новейшая пленка, разработанная в ННГУ совместно с коллегами из Мордовского национального университета им. Н. П. Огарева, создана на основе биоцеллюлозы. Это природный полисахарид, получаемый из клеточных мембран растений. Он абсолютно безопасен для организма человека. Кроме того, в России производится собственная биоцеллюлоза, причем без использования импортных технологий
Например, 5-фторурацил давно используется в химиотерапии. Внутривенные инъекции очень болезненны для пациентов и имеют множество побочных эффектов на пищеварительную, кровеносную, сердечно-сосудистую, репродуктивную и центральную нервную системы. Эксперименты на мышах показали, что при использовании полимерных пленок вместо внутривенных инфузий доза препарата может быть снижена вдвое. При этом наноферменты, состоящие из оксида церия и оксида цинка, выступают в роли переносчиков, повышая точность доставки лекарства к опухоли.
Пленки очень удобны и обладают прекрасными адгезивными свойствами, поэтому их может использовать любой человек, в том числе и не медик. Единственное ограничение — их нельзя надолго оставлять на воздухе, так как они быстро высыхают и теряют свои свойства. Однако это не является проблемой при использовании закрытой упаковки. Биополимерные покрытия на кожу могут наноситься также в виде аэрозолей или гелей.
Металлоферменты
Ферменты в классическом понимании — это белки и метаболические энзимы; 20 лет назад ученые обнаружили, что подобным действием обладают и неорганические наночастицы, состоящие из оксидов некоторых металлов.
«Наноферменты — это биомиметики, — поясняет Мельникова, — они имитируют действие природных ферментов, таких как супероксиддисмутаза, фосфотаза и каталаза. — Они также являются катализаторами биологических реакций, участвуют в антиоксидантной защите организма, блокируют различные радикальные сверхвредные частицы и повышают его регенеративную способность. При этом он не обладает ни одним из побочных эффектов, характерных для ферментов, получаемых из животного сырья. У этого фермента большое будущее в медицине».
Ученые ННГУ впервые продемонстрировали синергетический эффект от встраивания в полимерные пленки наночастиц оксидов металлов, содержащих специфические противораковые препараты, и доставки этих веществ в системный кровоток. Мы научились модифицировать наночастицы оксидов церия и цинка противоопухолевыми препаратами", — говорит профессор Мельникова. — Нанофермент сам по себе обладает антибактериальными и противоопухолевыми свойствами, а сочетание его с тем же 5-фторурацилом — совершенно оригинальная идея".
Синтез наноферментов гораздо проще и дешевле, чем природных белков. Даже в лабораторных условиях можно получить наночастицы из оксидов металлов и адсорбировать на них лекарственные препараты. Для этого не требуется сложной технологии, а весь процесс легко контролировать и стандартизировать. Терапевтические пленки на основе наноферментов успешно испытаны на животных. В настоящее время ученые ищут коммерческих партнеров для проведения клинических испытаний на людях.