Wetenschappers zijn al heel lang bezig met medicijnafgiftesystemen. Er zijn veel "nano-rijtuigen" voor medicijnafgifte naar de gewenste locatie gemaakt, maar er blijven nog veel uitdagingen, inclusief voorkomen dat het geneesmiddel werkt voordat het op de juiste plaats in een lichaam wordt afgeleverd.

"Veel bestaande dragers kapselen medicijnen in door middel van elektrostatische interacties op lange afstand - de drager trekt tegengesteld geladen medicijnen aan. Onze methode houdt zich helemaal niet bezig met de elektrostatica. Door de nanogel in te vullen door de gastmoleculen, ze in de holte vergrendelen en verder vrijgeven worden geregeld door de temperatuur. Daarom, de medicijnen zelf kunnen zowel geladen als neutraal zijn, " zegt een van de Russische co-auteurs van het artikel, Professor Igor Potemkin.

Volgens de auteurs is er zijn andere methoden om de afgifte van medicijnen te activeren, bijvoorbeeld, met behulp van een extern magnetisch veld. Maar in elk geval onderzoekers confronteren het probleem van de efficiëntie van de medicijnafgifte.

De wetenschappers testten de gel-nanocapsules, die voorheen ondergewaardeerd waren als dragersystemen. Hun grootste probleem is dat de capsules aan elkaar plakten met hun buren (verloren colloïdale stabiliteit) tijdens de medicijnafgifte. Dergelijk gedrag maakte de levering onmogelijk of ineffectief. De wetenschappers hebben dit probleem opgelost door een drager te maken, waarvan de binnenholte is omgeven door twee "membranen" met verschillende chemische structuren, als een ei met twee schalen.

De buitenste poreuze schil speelt een beschermende stabiliserende rol en belemmert de aggregatie van de nanocapsules, terwijl de poriën van de binnenschaal afhankelijk van de temperatuur kunnen openen en sluiten vanwege de variabele interacties tussen de monomere eenheden.

Tijdens het vullen, de poriën van beide schalen zijn open en de nanogel absorbeert de medicijnmoleculen als een spons. Dan verandert de temperatuur en sluiten de poriën van de binnenschaal, en opgesloten in de holte, het medicijn is klaar voor de levering. Vervolgens, de poriën gaan weer open en de gastmoleculen komen alleen vrij op de plaatsen waar de temperatuur het toelaat.

Het ontwerp van de nanogel werd gereduceerd tot de synthese van twee nanogelschillen met verschillende chemische structuren rond de kern van silica. Aan het einde van de synthese, de kern is chemisch opgelost, een holte achterlaten.

aanvankelijk, de onderzoekers waren er niet zeker van hoe de nanocapsule zich zou gedragen - of de holte stabiel zou blijven na verwijdering van de siliciumkern of dat deze zou instorten. Aanvullend, ze wisten niet of de poriegrootte voldoende was om de getransporteerde stof op te nemen en weer vrij te geven, of dat het tijdens het transport betrouwbaar was vergrendeld. Echter, als reactie op de temperatuurveranderingen, de poriën gingen open en dicht. Tijdens de levering, de inhoud van de capsules was bijna volledig veilig, en de vorm van de binnenholte was niet alleen stabiel; het werd zelfs groter dan de oorspronkelijke grootte van de silicakern.

Synthese van de nanogelcapsules en de bijbehorende metingen werden uitgevoerd in Europa, voornamelijk in Duitsland, en Russische wetenschappers van de Lomonosov Moscow State University, Igor Potemkin en zijn collega Andrey Rudov, werkte aan de computermodellering waarmee onderzoekers de afhankelijkheid van de structuur van de nanocapsules van de temperatuur konden bestuderen. Ook, de natuurkundigen van de Lomonosov Moscow State University simuleerden een methode voor het inkapselen en vrijgeven van de getransporteerde moleculen onder temperatuurvariatie.

In dit stadium, het werk is voorlopig en vooral bedoeld om de effectiviteit van het concept aan te tonen. Er werden experimenten uitgevoerd in het temperatuurbereik van 32-42°C. Het is iets hoger dan het temperatuurbereik dat gunstig is voor een mens, hoewel in de toekomst dit bereik kan eenvoudig worden verkleind, volgens Igor Potemkin.

De wetenschappelijke samenwerking gaat nog vier jaar door. "Er zijn nog veel vragen, " zegt de wetenschapper. "Bijvoorbeeld, we hebben een structuur waargenomen waarin een holte niet instort als de poriën gesloten zijn. Nutsvoorzieningen, we moeten begrijpen waarom het gebeurt, hoe werkt de dichtheid van het crosslink-effect van de lagen, d.w.z., wat is de minimale hoeveelheid crosslinker die niet leidt tot instorting van de holte, enzovoort."

Potemkin is er zeker van dat de gecreëerde nanocontainers de ideale dragers zijn voor gerichte medicijnafgifte. Bovendien, hun synthese is niet ingewikkeld en ook niet erg duur. Hoewel in het huidige stadium van onderzoek, het is moeilijk om de exacte kosten te bepalen, de plannen van de samenwerking omvatten al het creëren van de grootschalige, commercieel aanvaardbare productie van nanogels.