Воспаление – характерный признак многих заболеваний человека, от инфицирования до нейродегенерации. Химический баланс в воспаленной ткани нарушен, что приводит к накоплению активных форм кислорода (АФК), таких как пероксид водорода, вызывающих так называемый оксидативный стресс и оказывающих токсическое воздействие.

Хотя некоторые активные формы кислорода играют важную роль в клеточном сигналинге и защитных механизмах организма, эти химические вещества вносят вклад и в развитие многих заболеваний, включая сердечно-сосудистые, а также являются их индикаторами. Неинвазивный способ обнаружения низких уровней перекиси водорода и других АФК станет надежным способом выявления воспаления. Кроме того, этот метод дает возможность адресно доставлять в воспаленные ткани лекарственные препараты.

Ада Алмутаири (Adah Almutairi), PhD, адъюнкт-профессор Школы фармации и фармакологии Крэггса (Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences) Калифорнийского Университета в Сан-Диего (University of California, San Diego), и ее коллеги разработали первый биоразлагаемый полимер с чрезвычайной чувствительностью к низким, но биологически значимым концентрациям пероксида водорода.

Их работа опубликована в он-лайн издании журнала Journal of the American Chemical Society.

Новые полимерные капсулы, или наночастицы, поглощаются макрофагами и нейтрофилами – клетками иммунной системы, первыми устремляющимися к месту воспаления. Затем, разлагаясь в присутствии вырабатываемой этими клетками перекиси водорода, наночастицы высвобождают свое содержимое.

Окислительный стресс преимущественно обусловлен накоплением перекиси водорода и отличает воспаленную ткань от здоровой. Пероксид водорода
может потенциально использоваться в качестве триггера для высвобождения лекарственных препаратов при их адресной доставке к воспаленной ткани.
Однако существующие в настоящее время полимерные системы нечувствительны к биологически значимым концентрациям H₂O₂ (50–100 μM).
Наночастицы из полимера, разработанного группой д-ра Алмутаири, представляют собой новый биологически релевантный и биосовместимый подход к созданию
биоразлагаемых систем высвобождения с H₂O₂ в качестве триггера, которые разлагаются на малые молекулы, высвобождают свой полезный груз и легко выводятся из организма.
(Рис. pubs.acs.org)

«Это первый пример биосовместимой реакции на окислительный стресс и воспаление», – поясняет д-р Алмутаири, являющаяся также директором Лаборатории биореактивных материалов (Laboratory of Bioresponsive Materials) UC San Diego. «Так как капсулы разлагаются и высвобождают свой груз в присутствии перекиси водорода, они могут использоваться в качестве средства адресной доставки лекарственных препаратов в воспаленные ткани».

Ученые планирует протестировать свой метод на модели атеросклероза.

«Кардиологи давно нуждаются в неинвазивном методе выявления пациентов с повышенным риском развития инфаркта, вызываемого разрывом бляшек в артериях», – поясняет д-р Алмутаири. «Так как большинство бляшек воспалено, наша система может стать надежным способом выявления и лечения этого заболевания».

Аннотация к статье

Biocompatible Polymeric Nanoparticles Degrade and Release Cargo in Response to Biologically Relevant Levels of Hydrogen Peroxide