Нанобиотехнологии: Полимерные мицеллы

Направленный транспорт лекарственных веществ
Адресная доставка лекарственных веществ (ЛВ) - направленный транспорт ЛВ в заданную область организма, органа или клетки с целью повысить эффективность основного действия и снизить побочные действия.

Когда требуются специальные переносчики
Транспорт гидрофобных веществ через водное пространство: кислород, жиры, холестерин, жирорастворимые витамины и гормоны
Транспорт полярных веществ через мембрану: аминокислоты, углеводы и т.п.
Направленный транспорт полярных веществ внутри клетки: между компартиментами клетки

Транспорт веществ
Белки-переносчики, внутриклеточные рецепторы
Полимерные мицеллы
Модели:
Природные переносчики:

Коллоидно-химическая формула мицеллы

Мицеллярная теория строения коллоидных частиц
Мицелла состоит из электронейтрального агрегата и ионогенной частицы.
Согласно правилу Панета-Фаянса на агрегате адсорбируются необратимо ионы с образованием прочных связей, которые входят в состав кристаллической решетки агрегата. Показателем этого является нерастворимость этих соединений. Это потенциалопределяющими ионами. Агрегат в результате приобретает заряд.
Агрегат и потенциалопределяющие ионы образуют ядро мицеллы и группируют вокруг ядра ионы противоположного знака - противоионы.
Ионогенная часть мицеллы образует двойной электрический слой (адсорбционный).
Агрегат вместе с адсорбционным слоем - гранула. Заряд гранулы равен сумме зарядов противоионов и потенциалопределяющих ионов.
Ионогенная часть мицеллы состоит из двух слоев: адсорбционного и диффузного.

Коллоидно-химическая формула мицеллы

Mицеллы
Известно, что амфифильные блок-сополимеры (то есть полимеры, содержащие одновременно и гидрофильные, и гидрофобные участки) в водных растворах могут самопроизвольно образовывать сложные сферические структуры, называемые мицеллами.

Полимерные мицеллы
Обычно такие полимерные мицеллы обладают гидрофобным ядром, окруженным гидрофильной оболочкой, поэтому основным направлением в использовании таких веществ для направленной доставки лекарств стало образование ядра из гидрофобных препаратов (например, доксорубицина, цисплатина, амфотерицина В), окруженного гидрофильным слоем.
В результате, в водной среде образуется достаточно устойчивая дисперсия.

Полимерные мицеллы
Стабильность структуры полимерных мицелл предотвращает быстрое разложение вводимых веществ in vivo (в живом организме) и их выведение, то есть обеспечивает длительность воздействия препаратов.
Очень удобно, что полимерные мицеллы имеют обычно размеры около 50-60 нм.

Полимерные мицеллы
Мицеллы имеют несколько меньшие
размеры (около 50 нм), чем липосомы.
Для обеспечения продолжительной
циркуляции мицелл в кровотоке
существуют различные модификации их оболочки, делающие их термодинамически стабильными и биосовместимыми.

Полимерные мицеллы
Лекарственные препараты и контрастные агенты могут либо помещаться в липидное ядро мицеллы, либо ковалентно связываться с ее поверхностью.

Полимерные мицеллы
Подобно липосомам, мицеллы могут применяться для направленной доставки лекарственных препаратов к клеткам-мишеням. Это достигается присоединением к поверхности мицелл чувствительных к рН элементов.

Полимерные мицеллы
Оболочка мицеллы может быть химически модифицирована группами и веществами заданного типа (например, определенными антителами). Сочетание таких методик позволяет настолько точно вводить препараты в намеченные органы или ткани, что такой механизм иногда называют «адресной» доставкой.

Полимерные мицеллы
Полимерные мицеллы представляют интерес в первую очередь как переносчики гидрофобных лекарственных препаратов. В частности, мицеллы могут использоваться для парентерального введения таких препаратов, как амфотерицин В, пропофол, доксорубицин.