Научный коллектив из МАИ ведет разработку по повышению безопасности и общедоступности металлорганических координационных полимеров (МОКП), которые могут применяться для адресной доставки лекарств к клеткам организма. Такие материалы могут использоваться и, например, для хранения газов или разделения и тонкой очистки сложных смесей. Руководит работой заведующая лабораторией металлополимеров Института проблем химической физики РАН, профессор кафедры 903 «Перспективные материалы и технологии аэрокосмического назначения» МАИ Гульжиан Искаковна Джардималиева. В исследовании также принимает участие профессор кафедры 912Б «Авиационные материалы и технологии в медицине» МАИ Камиля Асылбековна Кыдралиева, аспирантка ИПХФ РАН Роза Баймуратова и студентка первого курса магистратуры кафедры 912Б Мария Шарапова.
Напомним, что металлорганические координационные полимеры обладают высокой пористостью. Их структура напоминает сетку. Ее узлы (ионы металлов или их кластеры) соединяются органическими лигандами — например, кислотами.
«Полимер способен впитывать в себя различные вещества, а затем в нужное время высвобождать их. Это свойство лежит в основе идеи управляемой доставки лекарств к клеткам, — объясняет Мария Шарапова. — Так как координационные полимеры содержат в себе магнитоактивные ионы или кластеры металлов, управление может происходить посредством магнитного поля. Система с лекарством может быть создана таким образом, чтобы реагировать на определённую группу клеток по принципу «ключ — замок».
Высвобождение лекарственного вещества происходит при соответствии клетки заданным параметрам.
Важное преимущество МОКП – это возможность комбинировать в их составе неорганические и органические составляющие. Это позволяет получать системы с уникальными свойствами и параметрами. Для эффективной транспортировки лекарств полимер должен отвечать следующим требованиям: биосовместимость, высокий показатель адсорбции, способность вмещать в себя как можно больше доставляемого вещества, нетоксичноть и устойчивость к разложению в течение определённого времени. А при нахождении в организме он должен свободно перемещаться по сосудам, не закупоривая их, и уметь полностью выводиться из организма. Ученые ИПХФ РАН и МАИ и занимаются поисками оптимального состава и способа производства такого вещества.
Для решения этих задач исследователи рассматривают несколько перспективных вариантов состава МОКП. Они исследовали удельную поверхность (вместительность) МОКП на основе транс-, транс-муконовой кислоты и переходных металлов: меди, цинка, никеля, кобальта.
«Данных о проводившихся кем-либо исследованиях удельной поверхности таких систем ранее не публиковалось, — подчёркивает Мария Шарапова. — Полученные нами координационные полимеры имеют высокую удельную поверхность и демонстрируют способность эффективно поглощать органические красители».
Также ученые предложили модифицированный экологически безопасный способ получения металлорганических каркасов. А совместно с коллегами из МГУ — Лабораторией биодиагностики и экологической оценки почв и определительных сред — исследовали токсичность рассматриваемых МОКП для клеток.
На настоящий момент научный коллектив пришел к выводу, что исследованные системы, в отличие от большинства существующих материалов-носителей лекарственных препаратов, не имеют ряда недостатков: низкая ёмкость или быстрое высвобождение доли переносимого средства. Они нетоксичны и абсолютно безопасны для организма человека.
Заслуги исследователей отметили на всероссийских и международных конференциях и симпозиумах, а их материалы стали основой статей в официальном журнале Международного союза теоретической и прикладной химии Pure and Applied Chemistry и международном научном журнале Polymers.
Сейчас исследования по изучению металлорганических координационных полимеров не заканчиваются. Среди перспектив – использование в создании новых средств доставки медпрепаратов при лечении онкологических заболеваний, биосенсоров для детекции различных видов вирусов и др. Разработки в сфере МОКП перспективны. Молекулярные магниты, фотомагнетики, фотоактивные молекулы на основе МОКП могут также встраиваться в различные устройства — от инновационных типов носителей информации до квантовых компьютеров.
Фото на странице: Laurynas Mereckas / Фотобанк Unsplash
