Такая обеспокоенность небезосновательна – результаты нового исследования демонстрируют, что полимерные наносистемы, уже использующиеся в медицине, могут адсорбироваться на поверхностях, типичных для окружающей среды.

Наносистемы медицинского предназначения становятся весьма популярными. Однако, некоторые исследователи полагают, что лекарственные препараты, инкапсулированные в наночастицы, могут выводиться из организма в систему канализации, откуда могут попадать в окружающую среду, угрожая экологической безопасности.

Такая обеспокоенность небезосновательна – результаты нового исследования демонстрируют, что полимерные наносистемы, уже использующиеся в медицине, могут адсорбироваться на поверхностях, типичных для окружающей среды.

Рис. 1. Наночастицы большего размера,
содержащие лекарственный препарат (снизу),
менее охотно адсорбруются на целлюлозе,
чем меньшие по размеру частицы (сверху).
(Рисунок из Langmuir, DOI: 10.1021/la202287k).

Мустафа Акбулут (Mustafa Akbulut) из Сельскохозяйственного и Технического Университета Техаса отмечает, что в настоящее время на рынке присутствует около двух десятков наномедицинских систем, при этом более сотни уже проходят клинические или предклинические испытания, однако мало что известно о судьбе наномедицинских систем в окружающей среде.

Исследования на мышах позволяют говорить, что часть из таких наносистем выводится из организма с мочой. Если это справедливо не только для мышей, но и людей, наномедицинские препараты могут попадать в грунтовые воды и почву через систему канализации.

Акбулут поставил задачу выяснения – могут ли выведенные «естественным путем» наномедицинские препараты адсорбироваться на растительной целлюлозе, которая, в свою очередь, может стать пищей животных или бактерий. Ранее была обнаружена тенденция ук увеличению концентрации наночастиц при движении от подножия к вершине пищевой пирамиды, при этом в организм животных уже может попасть такое количество наночастиц, которое будет опасно для этих организмов.

Акбулут подчеркивает, что целлюлоза представляет самую распространенную органическую молекулу в окружающей среде, поэтому, если существует опасность утечки наночастиц в окружающую среду, в первую очередь необходимо выяснить возможность взаимодействия наночастиц именно с целлюлозой.

Для моделирования возможного взаимодействия растений с выведенными из организма наночастицами исследователи из группы Акбулута изучили адсорбцию и десорбцию на поверхности целлюлозы полиэтиленгликолевых наночастиц, заполненных молекулами болеутоляющего препарата – ибупрофена. Поскольку полиэтиленгликоль является одним из немногих полимеров, изготовленные из которого наночастицы прошли необходимую для использования в медицинских приложениях сертификацию, именно наночастицы из полиэтиленгликоля применяются в медицинской практике США чаще всего.

Исследователи получили наночастицы с размерами от 46 до 271 нм и изучили скорость их адсорбции на целлюлозе, а также – с какой скоростью наночастицы с различным размером будут десорбироваться с поверхности целлюлозы под действием омывающего эту поверхность потока воды. С помощью взвешивания на микровесах и атомно-силовой микроскопии было обнаружено, что для меньших по размеру наночастиц наблюдается лучшая адсорбция на целлюлозной поверхности.

Тем не менее, Акбулут замечает, что из результатов исследования совершенно не следует вывод о том, что наномедицинские системы необходимо увеличивать в размерах –

организм человека может абсорбировать наночастицы с диаметром не более 300 нанометров.