Ученые впервые зафиксировали процесс высвобождения лекарств из отдельных наночастиц внутри организма

Совместная группа исследователей из Института материаловедения Барселоны, Института передовой химии Каталонии и Университета Пармы впервые визуализировала процесс высвобождения лекарственных препаратов на уровне отдельных наночастиц.

Технологии прецизионной доставки лекарственных средств являются флагманом современной медицины. Вместо системного воздействия на весь организм, специализированные наноносители призваны транспортировать белковые соединения, нуклеиновые кислоты или РНК непосредственно в пораженные ткани или органы. Эти миниатюрные «контейнеры» не только защищают активный компонент при транспортировке, но и обеспечивают его контролируемый выход в целевой зоне.

Ранее подобные системы анализировались преимущественно на основе усредненных показателей больших массивов частиц. Хотя это давало представление об общих тенденциях, такой подход нивелировал критически важные различия в работе отдельных наноконтейнеров, которые, как доказали авторы исследования, имеют принципиальное значение.

В ходе эксперимента ученые использовали наночастицы на базе PLGA — биодеградируемого полимера, широко применяемого в медицинских системах доставки. В качестве модели терапевтического препарата был выбран белок альбумин. Для наблюдения за процессом был задействован метод сверхразрешающей микроскопии dSTORM, который позволяет с высочайшей точностью отслеживать поведение индивидуальных флуоресцентно-меченных молекул.

Благодаря использованию различных меток для оболочки частицы и самого лекарственного агента, исследователи смогли в режиме реального времени наблюдать за состоянием контейнера и его содержимым. Мониторинг, длившийся 30 суток, позволил проследить индивидуальную «биографию» каждой частицы.

Результаты показали значительную гетерогенность поведения внутри одной партии наноносителей. Пока одни частицы демонстрировали стремительное высвобождение содержимого в первые же дни, другие сохраняли препарат гораздо дольше, обеспечивая пролонгированный эффект. Если общая статистика казалась стабильной, то глубокий анализ выявил колоссальный разброс в индивидуальных характеристиках частиц.

Параллельно ученые зафиксировали динамику физической деградации носителей: их постепенное набухание при поглощении воды, изменение размеров и последующий распад. Эти структурные трансформации напрямую коррелировали со скоростью высвобождения активного вещества.

Исследователи полагают, что именно эта скрытая неоднородность объясняет вариативность терапевтического отклика и возникновение побочных эффектов у разных пациентов, получающих один и тот же препарат. Для эффективной точечной терапии критически важно учитывать не только сам состав, но и кинетику его высвобождения в конкретной точке.

В перспективе данная методика будет адаптирована для изучения других классов наноконтейнеров и реальных терапевтических препаратов. Команда уже ведет разработки систем адресной доставки лекарств для восстановления тканей мозга и легких. Это исследование подчеркивает, что прогресс наномедицины зависит не только от достижений химии материалов, но и от способности ученых анализировать поведение каждой отдельной наночастицы.

Источник: iXBT