Новые микрогели стабилизируют и высвобождают лекарства
Международный коллектив ученых получил двухкомпонентные полимерные микрочастицы, которые изменяют свой размер в зависимости от температуры и растворителя. Авторы определили внутреннее строение микросфер в разных условиях. Новые системы можно использовать для доставки и постепенного высвобождения лекарств, а также проведения химических реакций в микрообъемах и на поверхности раздела жидкостей. Статья опубликована в Journal of Colloid and Interface Science.Некоторые лекарства не могут стабильно существовать в водных растворах. Для того, чтобы отделить их от среды или высвободить в нужном отделе организма, используются различные носители. Они могут медленно растворяться или деформироваться, постепенно высвобождая лекарство.Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова, Исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семенова, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова, НИЦ «Курчатовский институт» и РАН совместно с японскими коллегами для этих целей синтезировали двухкомпонентные микрогели — полимерные частицы диаметром несколько сотен нанометров. Они состоят из двух взаимопроникающих полимерных сеток, по-разному реагирующих на внешние условия, и поэтому имеют богатый набор состояний. Например, при одном pH они могут образовывать полости и экранировать переносимые ими молекулы от внешней среды, а при другом pH, высвобождать лекарство.Так как полученные частицы слишком маленькие, чтобы можно было изучить их внутреннее строение обычными методами, ученые помещали частицы в растворы с разной кислотностью и температурой. То, как они рассеивали электромагнитное излучение, позволило сделать выводы об их неоднородной внутренней структуре при определенных условиях. С помощью компьютерного моделирования ученые выяснили, как именно выглядят эти структуры.В зависимости от внешних условий строение микрочастиц описывалось одним из четырех основных состояний. При нейтральной среде и комнатной температуре сферы целиком набухали. При нагревании до 50°С получалась структура из плотных клубков одного полимера, окруженных развернутыми нитями второго. В подкисленной среде без нагрева наблюдалась обратная ситуация. В подкисленной горячей воде оба полимера сворачивались, и микрогель сжимался до состояния плотной сферы.«Полимерные микрогели, реагирующие на воздействие окружающей среды, применяются для доставки лекарств и стабилизации эмульсий, в качестве строительных элементов для мембранных материалов и фотонных кристаллов, для проведения химических реакций на границе сред. Понимание и предсказание внутренней структуры микрогелей важно для дальнейшего изучения и расширения области их использования. Одна из отличительных особенностей микрогелей с взаимопроникающими сетками заключается в том, что они могут формировать широкий диапазон структур от плотных сфер, до системы полностью набухших», — рассказала руководитель проекта по гранту РНФ, старший научный сотрудник лаборатории функциональных полимеров физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Елена Кожунова.
