5 November 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.

Source:  Пресс-служба РНФ

News article publications

Read also

Органические ионы сделают синтез азотсодержащих веществ экологичнее
Химики успешно опробовали органические катализаторы, с помощью которых можно переносить атомы водорода от одной молекулы к другой. Этот процесс широко используется в фармацевтике при производстве лекарств. Обнаруженное свойство позволит существенно расширить область применения таких катализаторов и заменить токсичные аналоги на основе тяжелых металлов во многих сферах, требующих химического синтеза.
"Green" chemistry
Organic Chemistry
Synthesis
21 March 2024
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.
Catalysis
Organic Chemistry
Synthesis
25 January 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.
Biochemistry
Organic Chemistry
Photochemistry
23 October 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.
"Green" chemistry
Organic Chemistry
Synthesis
21 September 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.
Electrochemistry
Organic Chemistry
Synthesis
20 September 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
Catalysis
Organic Chemistry
Pharmacy
Synthesis
18 May 2023