ИСТИНА

Перспективным подходом к радикальному повышению эффективности лекарственной терапии различного рода патологий является капсулирование, адресная доставка и управляемое высвобождение действующих лекарственных веществ в целевой области организма. Данной теме посвящено значительное число фундаментальных и прикладных биофизических и биоинженерных исследований. Однако, несмотря на большой ряд публикаций по данной теме, проблема создания биосовместимых оптимальных средств управляемой доставки лекарств не решена и остается актуальной в настоящее время. Нами были разработаны новые нанокомпозитные системы для доставки биологически активных веществ на основе липосом из фосфатидилхолина и функциональных неорганических наночастиц. В качестве функциональных неорганических наночастиц, обеспечивающих восприимчивость к внешним физическим воздействиям, использовались наночастицы магнетита или золотые наночастицы. Ключевой особенностью везикул-носителей является локализация функциональных наночастиц непосредственно в гидрофобной области бислойной липидной мембраны. Для этого функциональные неорганические наночастицы были предварительно гидрофобизованы. В качестве модельных высокомолекулярных веществ, загружаемых внутрь везикул, были выбраны противораковый антибиотик доксорубицин и флуоресцентный краситель карбоксифлуоресцеин. Оба данных соединения обладают флуоресценцией с эффектом концентрационного тушения, что обуславливает возможность оценки эффективности выхода их из везикул во внешний раствор. Исследовалось влияние внешних электрических полей на нанокомпозитные везикулы с гидрофобизованными наночастицами золота в мембране и загруженные доксорубицином. Для этого образцы растворов, содержащие данные везикулы, подвергались воздействиям импульсов электрического поля напряженностью порядка 2,25∙106 В/м и длительностью порядка 10 нс. Затем проводилось измерение изменения интенсивности флуоресценции доксорубицина. Полученные экспериментальные данные указывают на выход доксорубицина из липосом в результате импульсного электрического воздействия. Исследование образцов методом ПЭМ подтверждает происходящее при этом разрушение находившихся в растворе липосом. Данный эффект можно объяснить значительным возрастанием локальной напряженности электрического поля вблизи проводящих золотых наночастиц, под действием импульсов внешнего электрического поля. Это может приводить к локальной электропорации липосомальных мембран вблизи частиц и разрушению липосомы с высвобождением содержимого. Везикулы, в мембранах которых были локализованы наночастицы магнетита, восприимчивы не только к внешним электрическим полям, но и к действию внешних магнитных полей. Липидный бислой с локализованными в гидрофобной области гидрофобизованными наночастицами можно рассматривать как магнитоэластический материал. Нами исследовалось воздействие внешних магнитных полей на липосомы, содержащие в мембранах гидрофобизованные наночастицы магнетита и загруженные карбоксифлуоресцеином. В течение одного часа раствор, содержавший данные липосомы, экспонировался в постоянном магнитном поле напряженностью 1,9 кЭ. Затем производилось измерение интенсивности флуоресценции образца. Наблюдаемое изменение интенсивности флуоресценции карбоксифлуоресцеина указывает на переход красителя из везикул в раствор. Характеризация образцов методом ПЭМ указывает на изменение формы липосом со сферической на эллипсоидальную. Теоретические расчеты на основе электростатической аналогии, а также численное решение уравнения Лапласа для сферического слоя феррожидкости во внешнем магнитном поле указывают на то, что форма вытянутого эллипсоида, направленного вдоль напряженности внешнего магнитного поля, является наиболее энергетически выгодной. Под действием внешнего магнитного поля липосомы меняют свою форму со сферической на элипсоидальную. При этом мембраны везикул деформируются, что приводит к изменению их проницаемости для молекул красителя. Обнаруженные нами эффекты открывают возможности для создания биомиметических коллоидных систем капсулирования лекарственных препаратов и нетермических методов их декапсуляции. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-29-02080). 1. Гуляев Ю.В., Черепенин В.А., Вдовин В.А. и др. Дистанционная активация с помощью импульсного электрического поля нанокомпозитных микрокапсул на основе комплексов липидов, полимеров и проводящих наночастиц // Журнал радиоэлектроники, 2014, № 11. 2. Khomutov G.B., Kim V.P., Koksharov Y.A. et al. Nanocomposite biomimetic vesicles based on interfacial complexes of polyelectrolytes and colloid magnetic nanoparticles // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2017, vol. 532.