ИСТИНА

Проблема разработки новых технологий лекарственной терапии, позволяющих обеспечивать эффективную направленную доставку и управляемое высвобождение лекарственных препаратов (или иных биологически активных веществ) непосредственно в локальных целевых областях организма, является одной из наиболее важных проблем современной биофизики и нанобиоинженерии. Существует ряд подходов к решению данной проблемы, например в качестве средств капсулирования и носителей лекарств предлагается использовать коллоидные микрочастицы мезопористого кремния, полимерные капсулы и микросферы, капсиды вирусов, и биомиметические липидные везикулы – липосомы. Подход, основанный на использовании липосом в качестве носителей лекарств, обладает существенными преимуществами, обусловленными нетоксичностью и полной биосовместимостью применяемых липидов, поскольку липиды являются основными структурными компонентами биологических клеточных мембран. Широкий диапазон возможных методик синтеза липосом также является преимуществом, поскольку позволяет варьировать размер получаемых липосом в широких пределах, например, позволяя капсулам-носителям лекарств проникать через самые маленькие капилляры (5-10 мкм), или же напротив, достигать накопления капсул-носителей непосредственно в опухоли, благодаря так называемому эффекту повышенной проницаемости и удержания (более известному под английским названием Enhanced Permeability and Retention, EPR). Различные функциональные включения позволяют обеспечить липосомам новые преимущества в качестве носителей лекарственных препаратов. В частности, непосредственно в липосомальную мембрану можно включить наночастицы золота или магнетита (Fe3O4). Частицы магнетита обладают магнитными и полупроводящими свойствами, а потому могут обеспечивать чувствительность к внешним электрическим и магнитным полям, частицы золота –к внешним электрическим полям и электромагнитным воздействиям. Воздействие сверхкоротких импульсов электрического поля длительностью 10 нс и напряженностью порядка 1×107 В/м приводит к эффективной декапсуляции липосом – разрушению липосомальной мембраны и выходу капсулированных веществ в наружное пространство. Механизм этого эффекта аналогичен процессам, приводящим к необратимой электропорации мембран, однако особенностью данного случая является значительное усиление локального электрического поля проводящими неорганическими наночастицами, которые являются своего рода «антеннами», чувствительными к внешним управляющим физическим воздействиям и обеспечивающими высокую избирательность таких воздействий. Другим подходом к достижению управляемого высвобождения лекарственных препаратов из магнитных липосом является использование внешнего магнитного поля. Внешнее магнитное поле не только позволяет локализовать магнитные капсулы-носители в определенном участке организма, но и так же приводит к высвобождению содержимого липосом, содержащих наночастицы магнетита в структуре липосомальной мембраны. Преимуществом внешнего магнитного поля является его полная безвредность для человека. В частности, экспериментально показано, что помещение раствора нанокомпозитных липосом между полюсами магнита, создающего поле интенсивностью 1,9 кЭ приводит к высвобождению содержимого липосом. При этом, в отличие от применения импульсного электрического поля, разрушения липосом не происходит - под действием внешнего магнитного поля липосомы обратимо изменяют свою форму со сферической на эллипсоидальную, что приводит к деформациям липосомальной мембраны и изменению ее проницаемости. Теоретический анализ этого эффекта указывает на то, что такие деформации обусловлены стремлением системы минимизировать магнитостатическую энергию магнитных липосом, при этом минимум свободной энергии магнитной липосомы достигается для формы эллипсоида с вытянутой полуосью, ориентированной вдоль поля, что соответствует полученным экспериментальным результатам. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 18-29-02080).