Прорыв в области контролируемой доставки лекарств

Впервые в мире исследователи нашли способ контролировать инкапсуляцию и высвобождение молекул под воздействием УФ-излучения. Эта технология будет способствовать развитию систем доставки лекарств и биоматериалов с контролируемым высвобождением.

Эффективная инкапсуляция молекул считается серьезной технологической задачей. Новая технология, обеспечивающая ее, а также высокую загрузочную способность молекул, может удовлетворить эту потребность. По оценкам исследователей, технология приведет к дальнейшему развитию систем доставки для контролируемого высвобождения биомолекул и лекарств в организме с помощью внешних раздражителей с использованием света.

Источники технологии

Исследование проводилось под руководством аспиранта Итая Кацира и д-ра Аялы Лампел из Школы биомедицины и исследований рака им. Шмуниса, на факультете естественных наук им. Джорджа С. Уайза в Тель-Авивском университете. Исследование было опубликовано в престижном журнале «Advanced Materials».

Исследователи объясняют, что новая технология основана на вирусных отсеках, образованных вирусом кори. После заражения клетки-хозяина вирус образует отсеки, в которых проходят все реакции, связанные с образованием новых вирусных частиц, – процесс, который дал этим отсекам свое название: вирусные фабрики. Недавние исследования показывают, что эти вирусные фабрики на самом деле представляют собой динамичные и похожие на жидкость структуры, которые образуются внутри клетки-хозяина в результате процесса, называемого разделением фаз жидкость-жидкость.

По примеру вирусных белков, которые отвечают за формирование этих фабрик, исследователи разработали «пептид» (= короткий минималистичный белок), который образует отсеки, напоминающие вирусные фабрики, для инкапсуляции биомолекул.

Кроме того, исследователи включили в пептидную последовательность уникальный элемент, который позволяет контролировать инкапсуляцию и высвобождение молекул путем облучения отсеков УФ-светом.

«Эта технология открывает возможности для дальнейших биомедицинских и биотехнологических разработок, включающих инкапсуляцию, доставку и высвобождение лекарств, белков, антител или других терапевтических молекул». Д-р Айяла Лампель

Возможности для биомедицинских и биотехнологических разработок

«Наша цель состояла в том, чтобы сконструировать жидкоподобные отсеки из комплекса молекул пептидов и РНК, которые позволят эффективно инкапсулировать различные биомолекулы, сохраняя при этом их оригинальную структуру», — объясняет д-р Лампель.

«Мы также усовершенствовали эти отсеки, чтобы они реагировали на стимулы, путем включения защитной группы в последовательность пептида, которая расщепляется после УФ-облучения. Пептид с фотоотщепляемой защитной группой образует отсеки с РНК, которые имеют более высокую эффективность инкапсуляции для различных молекул по сравнению с отсеками без защитной группы. Мы доказали, что, подвергая отсеки воздействию УФ-света и высвобождая защитную группу, мы можем контролировать высвобождение инкапсулированных биомолекул».

«Еще одним уникальным свойством этой системы является высокая проницаемость и нагрузочная способность инкапсулированных молекул, которая ограничена в части существующих технологий, — добавляет доктор Лампель. — Таким образом, эта технология открывает возможности для дальнейших биомедицинских и биотехнологических разработок, включая инкапсуляцию, доставка и высвобождение лекарств, белков, антител или других терапевтических молекул».