1.5. Багатофункціональні наночастинки у виробництві лз.

Для застосування у медицині також привертають увагу багатофункціональні наночастинки, так звані динамічні наноплатформи (англ. multifunctional nanoparticles (in medicine)) - наночастинки та їх комплекси, можна використову-вати в якості діагностичних контрастних агентів, біосенсорами, векторами для цільової спрямованої доставки ліків. Ці тектодендримери складаються зі з'єднаних один з одним наномодулей, кожен з яких виконує певну функцію. Одні наночастинки можуть нести лікарські речовини, інші - молекули розпізнавання та адресної доставки, треті наноструктури в складі наносом можуть виконувати роль біосенсорів (pH, редокс-потенціалу, мембранного потенціалу тощо), четверті можуть бути оснащені наноантенами з нанокристалів золота, що викликають нагрівання наносом при вмщенні в електромагнітне поле певної частоти. Застосування суперпарамагнітних наночастинок у складі наносом дозволяє візуалізувати їх місцезнаходження у організмі за допомогою томографічних методів. На основі флюоресцентних технологій створені наномодулі, здатні сигналізувати про процеси загибелі пухлинних клітин та інших результатах наномедичних впливів .

У залежності від завдань розв'язуваних лікарем, наносоми можуть збиратися з різних функціональних модулів і здійснювати певні види діяльності в організмі, такі як моніторинг внутрішнього середовища, перебування і візуалізація цільових клітин, доставка ліків та їх контрольоване вивільнення, повідомлення про результати терапії. Варіантами немодульних багатофункціональних наночастинок є модифіковані вірусні капсиди, при складанні яких можливо змінювати як склад вмісту капсиду (вантаж), так і склад поверхневих молекул капсиду, що визначають спрямовану доставку і сенсорні функції. Наносоми і інші згадані багатофункціональні нанопристрої можна розглядати як віддалений прообраз нанороботів медичного призначення .

Наприклад, принцип "роботи" полімерної моделі багатофункціональної наночастинки медичного призначення наступний. Солюбілізуючий блок (це може бути і сам по собі полімерний ланцюг) забезпечує функціонування наночастинки в біологічному середовищі (крові, лімфі). При цьому гідрофільність/гідрофобність, електростатичний заряд, його щільність впливають на фармакокінетику і фармакодинаміку препарату. Полімерні ланцюги можуть дуже відрізнятися за стабільністю, розмірами, складом, присутністю спеціальних доменів (наприклад, гідрофобних вставок). Інтервал значень молекулярної маси полімерів важливий для мембранної проникності препарату (подолання гематоенцефалічного бар'єру, стимуляція ендоцитозу). Лікарський агент (фармакон) може бути зв'язаний з полімерної основою (чи укладений безпосередньо в наноконтейнер) через стабільний зв'язок або такий, що може біодеградувати; або сам фармакон зв'язується у формі неактивного попередника ліків, або як активний метаболіт (активний початок лікарського препарату). "Націлюючий пристрій" діє у якості вектора (можливо, це молекули антитіл, молекулярні компоненти, що з'являються у зоні ураження, білкові домени зі специфічними сорбційними властивостями тощо), котрий направляє наночастинку до певної ділянки тканини або органу - "мішені". Набута в біосистемі конформація кон'югату сприяє формуванню на його основі багатофункціональної наночастинки медичного призначення .

Узагальнюючи вищевикладене, можна стверджувати, що вектори на основі наноматеріалів (англ. nanomaterial-based vectors) - нанорозмірні пристрої для спрямованої доставки біологічно активних речовин у клітини.

У фармакології та фармації вектор - це пристрій або молекула для спрямованої доставки лікарських речовин. Основне завдання вектора - забезпечити надходження біологічно активних сполук (ліків, білків, олігонуклеотидів, генів тощо) до цільових клітини організму, в тому числі в необхідний внутрішньоклітинний компартмент (ядро, цитоплазма, органели), у вогнище патологічного ураження, з одночасним запобіганням інактивації та прояву біологічної активності цих речовин до моменту накопичення у запрограмованій ділянці .

Тобто, до складу вектора входить наноконтейнер, в який упаковують терапевтичні субстанції, та система адресної доставки, розташована на зовнішній поверхні наноконтейнера. У деяких випадках (нанокон'югати, наносоми, багатофункціональні наночастинки в медицині) цю систему адресної доставки (особливо при молекулярному конструюванні в біофармакологіі) також називають вектором .

У якості наноматеріалів для створення векторів використовують наночастки з біосумісних лінійних полімерів (поліетиленгліколь, полімолочна кислота та ін) і розгалужених полімерів (дендримерів), ліпосоми, а також вірусні частинки, позбавлені здатності до розмноження. Вивчаються перспективи використання для цієї мети фулеренів, нанотрубок та інших небіологічних нанооб'єктів, модифікованих для надання їм біосумісності. Одним з варіантів такої модифікації є покриття наночастинок оболонкою з поліетиленгліколю (ПЕГ). Для адресації наноконтейнерів їх модифікують молекулами, що розпізнають поверхневі рецептори клітин-мішеней, наприклад, антитілами до цих рецепторів, молекулами фолієвої кислоти та ін..

Запропоновано векторні системи доставки ліків без наноконтейнерів, в яких адресна молекула безпосередньо прикріплюється до лікарської речовини. Так, за допомогою генно-інженерних технологій створена гібридна молекула, що складається з антитіла до рецептору феритину на поверхні клітин і біотин-зв'язуючого білка авідину. Речовини, що доставляються, хімічно модифікують біотином, які міцно зв'язуються з авідином. Потім такі комплекси доставляються до клітин, зокрема, до клітин центральної нервової системи шляхом активного транспорту через ендотелій капілярів мозку .

У деяких органах (печінка, легені, селезінка) є можливим досягнення під-вищеного накопичення наноконтейнерів з ліками навіть без застосування специфічної адресації. Це пов'язано з природною бар'єрною функцією цих органів. Накопичення також відбувається у пухлинах, у яких кровопостачання відбувається за рахунок високопроникних мікросудин, у результаті чого навіть великі молекули і частинки з крові легко переходять у міжклітинний простір. Однак різниця у ступені накопичення терапевтичних агентів у пухлині і в здоровій тканині зазвичай невелика, тому в більшості випадків необхідна розробка високоспецифічних адресних молекул, щоб зробити вектори більш високоточними .

При необхідності візуалізації наночасток (наприклад, для діагностичних цілей) використовуються такі підходи як ядерно-магнітний резонанс (магнітні частинки), і детектування за допомогою спеціальних пристроїв специфічної флюоресценції небіогенного (наприклад, квантові точки) або біогенного (наприклад, зелений флюоресціюючий білок) походження .

РОЗДІЛ II

Лікарські форми нано- розмірів.