Группа ученых из Коми научного центра Уральского отделения РАН (Институт химии, Институт физиологии, Институт биологии) и Национального медицинского исследовательского центра гематологии Минздрава России оценила пригодность разных типов нанокристаллов целлюлозы для использования их в системе доставки лекарственных средств. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Carbohydrate Polymers.

Одна из ключевых проблем современной фармакологии — необходимость адресной доставки лекарственных средств к очагу поражения. Это особенно важно для лечения онкологических заболеваний, когда необходимо целенаправленно воздействовать на опухоль, не затрагивая здоровые ткани. Впервые о поиске «волшебной пули» задумался великий немецкий иммунолог Пауль Эрлих в конце XIX века. В XXI веке на помощь врачам пришли нанотехнологии.

«Чтобы увеличить концентрацию активного начала в целевом органе, лекарственные средства объединяют с наноструктурами – частицами, комплексами, кристаллами, гелями, то есть используют их в качестве средства доставки, — рассказывает одна из авторов работы, ведущий научный сотрудник НМИЦ гематологии Наталья Дрозд. — В комплексе с наноразмерными структурами лекарственные средства гораздо лучше проникают через мембраны клеток, и активное начало в большем количестве достигает целевого органа».

Средства доставки должны быть нетоксичны, биоразлагаемы и совместимы с тканями организма. Исследователи проверяли, обладают ли этими свойствами ацетилированные нанокристаллы целлюлозы разной формы: дисковидные и два вида столбовидных. Растворы нанокристаллов разной концентрации выдерживались in vitvo с кровью или плазмой, затем проводились стандартные тесты: время свертывания, активированное частичное тромбопластиновое время, протромбиновое время, тромбиновое время.

В идеале система доставки не должна оказывать на кровь никакого влияния. Такие тесты используют также для оценки гемосовместимости материалов, контактирующих с кровью опосредованно, например, контейнеров для хранения крови. Анализ показал полную совместимость всех типов исследованных нанокристаллов с кровью.

Анализ токсичности новых структур проводился с использованием экспериментальных животных. Водный раствор нанокристаллов вводили мышам перорально. Все исследованные вещества показали свою нетоксичность и не оказали влияния на состояние внутренних органов. Растворы вводили кроликам внутривенно из расчета 1 мг на 1 кг веса. Растворы не вызывали агрегации тромбоцитов, не разрушали мембрану эритроцитов и не оказали влияния на время свертывания плазмы.

Таким образом, все исследованные типы нанокристаллов ацетилированной целлюлозы — и столбовидные, и дисковидные — показали свою нетоксичность и гемосовместимость. Однако дисковидные нанокристаллы лучше разлагаются под действием ферментов, что делает их весьма перспективными для дальнейшей разработки в качестве средства адресной доставки лекарств.

Следующим шагом должны стать исследования нанокристаллов целлюлозы в комплексе с противораковыми или противовоспалительными препаратами.

Микрофотографии нанокристаллов (сканирующая атомно-силовая микроскопия)

Статья: Mikhail A.Torlopov, Natalya N.Drozd, Nikita M.Paderin, Dmitriy V.Tarabukin, Elena V.Udoratina. Hemocompatibility, biodegradability and acute toxicity of acetylated cellulose nanocrystals of different types in comparisonCarbohydrate Polymers/ Volume 269, 1 October 2021, 118307, https:doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118307