5 ноября 2023, 21:40

Получена самособирающаяся система, которая усовершенствует доставку лекарств

В любой живой клетке происходят четыре основных процесса: биохимические реакции, хаотическое движение молекул, самосборка, то есть образование сложных структур из простых без влияния внешних сил, и разделение жидкой и масляной фазы. Совокупность этих явлений обеспечивает возможность приспособления, развития и способности к самовоспроизведению.

Сейчас растет интерес к получению синтетических материалов, образованных по принципам организации живой материи: например, биоразлагаемые полимеры создаются с использованием микроорганизмов или растительных компонентов. Такие биосинтетические материалы обладают рядом преимуществ перед традиционными: они более экологичны, биосовместимы и могут утилизироваться микроорганизмами. При синтезе подобных материалов ключевое значение имеют превращения, которые ускоряются за счет продуктов более ранних этапов той же реакции. В частности, таким образом происходит самосборка и разделение фаз между разными жидкостями, например водной и масляной фазами. Однако на практике запустить такие превращения оказывается довольно сложно, поэтому исследователи ищут молекулярные системы, которые бы обеспечили для этого оптимальные условия.

Ученые из Университета ИТМО (Санкт-Петербург) вместе с израильскими коллегами предложили каскад из шести химических реакций, приводящий к самосборке капель жидкости, напоминающих по строению живые клетки. За основу авторы взяли несколько азот- и серосодержащих органических соединений и поместили их в солевой раствор. Все этапы каскада поддерживались автокатализаторами, то есть веществами, образующимися в ходе реакции и ускоряющими ее следующие стадии.

Наблюдения за превращениями показали, что взаимодействие между веществами в начале протекало медленно, а затем быстро завершалось. Во время медленного старта сформировались высокозаряженные частицы и стабильная эмульсия — капли масляной жидкости, находящиеся в воде. После быстрого завершения образовался коацерват — соединение нескольких капель в одну большую. Более того, в таких крупных каплях со временем появлялись более мелкие, что говорит о возможности получать еще более сложные молекулярные системы, чем просто «масло в воде». Такой способ формирования капель на основе жидкостей разных фаз можно использовать для доставки лекарственных препаратов, когда действующее вещество заключается в условно «масляную» фазу и с помощью «водной» переносится к нужным тканям.

«В этом исследовании мы изучили реакции, которые ускоряются за счет образования собственных продуктов и позволяют концентрировать вещества в образованных структурах с длинными цепями. Такие процессы будут полезны для лучшего понимания происхождения жизни на Земле и проектирования систем доставки лекарств. Подобные самоорганизующиеся системы будут хороши, в частности, тем, что позволят транспортировать к пораженным клеткам не только один препарат, а даже сложные блоки веществ. В дальнейшем мы планируем продолжить исследование коацерватов в органических растворах», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Екатерина Скорб, доктор химических наук, директор научно-образовательного центра инфохимии Университета ИТМО.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Chem.

Источник:  Пресс-служба РНФ

Публикации из новости

Читайте также

Катализаторы из винной кислоты повысят оптическую чистоту органических молекул
Ученые создали металлокомплексные катализаторы на основе палладия и органических молекул, содержащих атомы серы и фосфора. Использование этих катализаторов позволяет получать соединения с оптической чистотой до 99%. Оптическая чистота важна при производстве лекарств, витаминов и пестицидов, поскольку она влияет на их биологическую активность.
Катализ
Органическая химия
Синтез
25 января 2024
Ученые изучили хромогенные свойства производных человеческих гормонов
Ученые из ЮФУ в сотрудничестве с коллегами из СКФУ и из Египта получили спиропирановые производные человеческих гормонов - бета-эстрадиола и этрона, изучили эффект изменения их оптических свойств под действием облучения или изменения кислотности среды, а также оценили их цитотоксичность.
Биохимия
Органическая химия
Фотохимия
23 октября 2023
Синтезированы новые пероксидсодержащие комплексы сурьмы
Ученые синтезировали и исследовали шесть кристаллических комплексов сурьмы, содержащих в своем составе две гидропероксогруппы (-OOH) при одном атоме сурьмы. Эти гидропероксогруппы участвуют в образовании водородных связей между соседними комплексами и молекулами растворителя, что приводит к появлению в кристаллических соединениях уникальных структурных мотивов. Подобные водородные связи играют важную роль при получении функциональных материалов, которые могут использоваться в металл-ионных аккумуляторах и в газовых сенсорах.
"Зеленая" химия
Органическая химия
Синтез
21 сентября 2023
Предложен новый метод получения органических молекул с несколькими атомами азота
Химики придумали «зеленый» метод синтеза органических молекул, в состав которых входит конструкция из трех атомов азота (N-N-N). Раньше, чтобы получить такую структуру, нужно было приложить усилия из-за множества побочных реакций, которые мешали проводить чистый синтез. Полученные авторами молекулы устойчивы к нагреванию и способны выделять оксид азота, что позволит использовать их при синтезе новых функциональных материалов и препаратов для лечения тромбоза.
Органическая химия
Синтез
Электрохимия
20 сентября 2023
Настройка условий всего одной реакции позволила получить новые антибиотики
При помощи золота химики получили известные оксазиноны, а с помощью синего света — их ранее неизвестных родственников, также обладающих антибактериальной активностью
Катализ
Органическая химия
Синтез
Фармация
18 мая 2023
После модификации лекарство от рака стало производить свободные радикалы
Исследователи синтезировали новые производные цисплатина — препарата для химиотерапии, — способные еще и генерировать радикалы, что делает препарат еще агрессивнее (хотя и к здоровым клеткам тоже)
Онкология
Органическая химия
Синтез
17 января 2023