Дистанционно управляемая молекула: Ученые предложили технологию усиления действия препаратов для лечения инсультов и спиналь

Дистанционно управляемая молекула: Ученые предложили технологию усиления действия препаратов для лечения инсультов и спинальных травм

Международный научный коллектив ученых МГУ имени М.В. Ломоносова, НИТУ "МИСиС", Университета Северной Каролины (США), Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина, разработал инновационный терапевтический комплекс на основе полимерных наночастиц фермента-антиоксиданта супероксиддисмутазы. Активностью таких частиц можно "управлять" с помощью однородного низкочастотного переменного магнитного поля, усиливая терапевтический эффект, в случае необходимости. Технология может применяться для эффективной реабилитации пациентов после острых травм спинного мозга, инсультов и инфарктов и других патологий, сопровождающихся воспалительными процессами. Результаты опубликованы в международном научном журнале Scientific Reports.

Исследователи создали уникальную частицу с молекулой фермента - супероксиддисмутазы (SOD1) внутри полимерной "шубы" и магнетитом в качестве "центра управления". Она имеет размер примерно в 100 нанометров в диаметре и способна захватывать внутрь свободные радикалы и нейтрализовать их по принципу "многоразовой ловушки". В своей работе разработчики впервые продемонстрировали, что наночастицы магнетита в составе капсулы обеспечивают возможность удаленной и контролируемой активации полиинного комплекса SOD1.

При травмах позвоночника и инсультах помимо непосредственного поражения нервных волокон опасны и вторичные процессы, связанные с начальным повреждением, - перепроизводство свободных радикалов (активных форм кислорода) и развивающееся воспаление.

При ударе, в случае с травмой позвоночника, или разрыве сосуда в случае инсульта (прекращение тока крови при спазме артерий или их закупорке при инфаркте) в ближайших к органу тканях возникает гипоксия - патологический процесс, связанный с нехваткой кислорода. Это блокирует конечное звено дыхательной цепи в клетках и является причиной образования избыточного количества свободных радикалов. Они, в свою очередь, оказывают разрушительное влияние на клеточные мембраны и запускают цепь реакций, ведущих к повреждениям и смерти клеток и тканей. Эти осложнения приводят к дополнительному повреждению спинного мозга и смерти нейронов, усугубляя клиническую картину.

"Одним из возможных решений проблемы патологического образования свободных радикалов в случае острой травмы позвоночника или инсульта, а также других патологий, сопровождающихся воспалением, может стать доставка в очаг повреждения терапевтического лекарственного комплекса на основе синтезированных магнитных наночастиц, содержащего естественный поглотитель свободных радикалов - фермент-антиоксидант супероксиддисмутазу (SOD1), - рассказала профессор химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, зам. руководителя лаборатории "Химический дизайн бионаноматериалов", д.х.н. Наталья Клячко.

Оперативная доставка такого вещества к поврежденному органу может смягчить окислительный стресс на фоне избытка свободных радикалов и купировать процесс разрушения тканей. Однако значительной проблемой является неустойчивость фермента SOD1 в кровотоке при внутривенном введении пациенту: он быстро разрушается, не успевая провести свою "работу" по нейтрализации свободных радикалов.

"Чтобы создать устойчивый терапевтический комплекс на основе SOD1, мы разработали каталитически активные наноформы супероксиддисмутазы, так называемые "нанозимы", и модифицировали их наночастицами магнетита, - поясняет один из авторов разработки, заведующий лабораторией "Биомедицинские наноматериалы" НИТУ "МИСиС", к.х.н Максим Абакумов. Магнетит в составе такого многослойного полиионного комплекса SOD1 дает возможность, с помощью воздействия низкочастотного переменного магнитного поля, "управлять" высвобождением фермента в области травмы.

+7 495 647-23-09

Справка о НИТУ "МИСиС"

НИТУ "МИСиС" - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ "МИСиС" также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по 13 направлениям, входя в топ-100 в категориях "Инжиниринг-Горное дело" (рейтинг QS) и "Инжиниринг-Металлургия" (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ "МИСиС" в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS).

Стратегическая цель НИТУ "МИСиС" к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нанотехнологий и ИТ. В состав университета входит 10 институтов, 6 филиалов - четыре в России и два за рубежом. В НИТУ "МИСиС" учится более 22 000 обучающихся из 81 страны мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. НИТУ "МИСиС" успешно реализует совместные проекты с крупнейшими высокотехнологичными компаниями России и мира.