Ученые Университета Калифорнии в Лос Анджелесе (UCLA) получили уникальные масляные нанокапельки, которые по размеру много меньше, чем клетки человеческого организма и могут быть использованы для доставки фармапрепаратов к больным клеткам. При этом примечательно, что удалось получить капельки масла, которые, находясь в водной среде, содержат внутри себя капельки воды еще меньшего размера. Подобная система очень перспективна с точки зрения и конфигурации (фактически двойная эмульсия) и возможности получения наночастиц, содержащих в себе другие наночастицы

Авторы работы – Тимоти Деминг (Timothy Deming), профессор и заведующий кафедрой Биоижиниринга UCLA и Томас Мэйсон (Thomas Mason), адъюнкт-профессор химии и физики UCLA, который возглавляет исследования наноэмульсий в университете.

На этом, электронном микроизображении, показаны капельки воды (белые) внутри более темных капелек масла, которые сами находятся в воде.

Ученые получили новый материал и новый инструмент для доставки лекарственных препаратов внутри организма. Проблемой было получение капелек (молекул) размером менее 100 нм и сохранить при этом их стабильность. Дуэт химиков показал, что это возможно в структуре эмульсии, нанокапли оказались стабильными, структура среды, поддерживающей эту стабильность, оказалась наиболее удобной в виде эмульсии (фактически двойной эмульсии – вода в масле, масло в воде и обе эмульсии не смешиваются). Этот результат получен впервые, поскольку в предыдущих случаях, когда удавалось получить нанокапельки подобного размера, они всегда оказывались нестабильными и разрушались достаточно быстро.

Деминг и Мэйсон приготовили наноэмульсии, содержащие миллиарды двойных нанокапель. Их исследования и результаты на частицах размером менее 100 нм – самые маленькие в мире двойные эмульсии обобщены в статье. Статья «Nanoscale double emulsions stabilized by single-component block copolypeptides» опубликована 4 сентября с.г. в журнале Nature и может быть найдена в интернете здесь

Рис. 1. На этом электронном микроизображении, показаны капельки воды (белые) внутри более темных капелек масла, которые сами находятся в воде

Таким образом, показано, что внутрь капельки может быть введено содержимое вне зависимости от его растворимости в воде. Нерастворимые в воде или растворимые в воде лекарственные препараты могут быть «помещены» внутрь нанокапельки и доставлены по нужному «адресу» в организме. Двойная эмульсия позволяет комбинировать лекарства в одной и той же «упаковке». Это важно в тех случаях, когда есть необходимость ввести одновременно два или несколько медикаментов в определенной пропорции в одно и то же место. Такие медиаменты могут быть помещены в нанокапельку, а капелька напрямую введена в клетку или доставлена туда другим способом.

Теперь возникает важный вопрос – о безвредности проникновения нанокапли в клетку и механизме передачи медикамента клетке. Деминг и Мэйсон продолжают эксперименты в этой области. Ученые считают, что у них имеется ясное понимание того, как добиться этого эффекта. Остальное – дело времени. Главное было – решить задачу создания маленьких капелек, которые сохраняют стабильность вплоть до наноразмеров и не теряют ее в продолжение транспортировки. Большое внимание группа уделила тем веществам, которые нанокапелька должна донести до клетки («грузам»).

Важным направлением является борьба с раковыми опухолями. Одним из видов груза может быть, например, протеиновый токсин, который способствует уничтожению клетки; один из вариантов – антираковый медикамент в масляной нанокапельке, а токсин-протеин в водяной нанокапельке – два средства для уничтожения раковой клетки. Если для одного вида лекарств клетка может выработать сопротивляемость, то для одновременного действия двух препаратов это маловероятно. Исследования в области использования метода Деминга и Мэйсона для целей борьбы с раковыми заболеваниями только начались. Несмотря на очевидные достоинства данного подхода, ученые предполагают, что клинические испытания системы в лучшем случае смогут быть поставлены через несколько лет.

Эмульсии имеют очень сложные физические характеристики и широкое применение, в том числе в пищевых продуктах, пластмассах, косметике, маслах, красках и т.д. Деминг и Мэйсон предполагают, что существует ряд немедицинских областей, где их метод может найти применение, например, в косметике, производстве мыла и шампуней. Такие приложения требуют поиска новых типов, а возможно, и других размерных диапазонов нанокапелек. Процесс создания таких эмульсий, в принципе, заключается в исследовании маслянистых веществ, которые не смешиваются с водой, и помещение их в водную (квази-водную) среду. Будучи диспергированы в водной среде в виде капелек, маслянистое вещество ведет себя как жидкость.

Евгений Биргер