Ученые Санкт-Петербургского государственного университета совместно с коллегами из Тегеранского университета (Иран) разработали инновационную систему доставки биологически активных веществ на основе съедобных полимерных гранул. Она позволит повысить эффективность усвоения антиоксидантов — веществ, замедляющих окислительные процессы в организме, которые приводят к повреждению клеток, различным заболеваниям и преждевременному старению. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Colloids.
Первый автор, студент-химик первого курса магистратуры СПбГУ Ксения Мешина.
Фото предоставлено Дмитрием Ткаченко
Многие биологически активные соединения, включая антиоксиданты, быстро разрушаются в агрессивной среде желудка, что затрудняет их терапевтическое применение. Для решения этой задачи необходимы специальные системы доставки, которые не только защищают вещество, но и обеспечивают его пролонгированное высвобождение в кишечнике. Такой подход также позволяет снизить частоту приема препаратов и выровнять временной профиль его концентрации в крови.
Ученые Санкт-Петербургского государственного университета и Тегеранского университета предложили использовать в качестве такой системы гранулы из альгината натрия — распространенного в пищевой промышленности полимера, содержащие наночастицы биосовместимых материалов: гидроксиапатита и бемита.
«Мы нашли очень эффективным помещать биологически активные вещества в полимерную гранулу, содержащую наночастицы. На поверхности последних имеются атомы кальция и алюминия, которые взаимодействуют с молекулами альгината и биологически активного вещества. Это взаимодействие положительно влияет на строение гранул и процессы их набухания в кишечнике, а также на скорость высвобождения активных веществ», — пояснила один из авторов работы, магистрант-химик СПбГУ Ксения Мешина.
Иранские исследователи под руководством заслуженного профессора Тегеранского университета Хади Разави предоставили для работы антиоксидант — экстракт растения бораго, однолетней травы с уходящим глубоко в землю стержневым корнем. Это неприхотливое растение широко распространено в мире, а его листья обладают противовоспалительным и мягким мочегонным действием. Они также оказывают успокаивающий эффект на слизистые оболочки желудочно‑кишечного тракта и дыхательных путей. Традиционно листья бораго используются для улучшения состояния при легких формах тревоги и для стимуляции лактации у женщин в период грудного вскармливания.
Химики Санкт-Петербургского университета синтезировали неорганические наночастицы гидроксиапатита и бемита разных размеров и разной формы и разработали методику производства полимерных гранул. Как отметила руководитель проекта, доцент кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Ольга Осмоловская, ключевым аспектом исследования стало управление свойствами гранулы за счет варьирования параметров наночастиц.
«Наполнение гранул частицами разной природы, размера и форм (стержни, пластины, веретена) влияет на их строение и, следовательно, на то, как полимерная капсула набухает в кишечнике и как затем высвобождается содержащееся в ней вещество. В рамках нашего исследования были использованы физико-химические и квантово‑химические методы. Благодаря им стало понятно, как получать частицы с желаемыми параметрами, а также создавать гранулы, обеспечивающие наилучшее высвобождение и усвоение активных компонентов», — подчеркнула Ольга Осмоловская.
В результате ученые Санкт-Петербургского университета не только выяснили закономерности формирования наночастиц гидроксиапатита и бемита, но и создали на их основе новую систему доставки лекарственных веществ в организм человека. Главным итогом работы стал предложенный метод управления процессами набухания гранул и высвобождения биологически активных веществ путем выбора формы, размеров наночастиц и состава их смеси.
Работа носила междисциплинарный характер и была выполнена с использованием методов неорганической, вычислительной, аналитической химии и материаловедения. Эксперименты проводились на базе Научного парка СПбГУ, в частности в ресурсных центрах «Инновационные технологии композитных наноматериалов», «Рентгенодифракционные методы исследования», «Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники», междисциплинарном ресурсном центре по направлению «Нанотехнологии» и центре «Методы анализа состава вещества».
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ
