Совместная работа ученых из Санкт-Петербургского государственного университета и Тегеранского университета (Иран) привела к созданию новой системы доставки биологически активных веществ, основанной на съедобных полимерных гранулах. Эта разработка позволит улучшить усвоение антиоксидантов – соединений, которые замедляют окислительные процессы в организме, способствующие повреждению клеток, развитию различных заболеваний и преждевременному старению. О результатах исследования сообщается в научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Colloids.
Биологически активные соединения, в том числе антиоксиданты, часто подвергаются разрушению в кислой среде желудка, что ограничивает их использование в лечебных целях. Для преодоления этой проблемы требуются специальные системы доставки, которые не только защищают вещество, но и обеспечивают его постепенное высвобождение в кишечнике. Это позволяет уменьшить частоту приема лекарств и стабилизировать концентрацию препарата в крови.
В качестве подобной системы ученые из Санкт-Петербургского государственного университета и Тегеранского университета предлагают использовать гранулы, изготовленные из альгината натрия – полимера, широко применяемого в пищевой промышленности. Эти гранулы содержат наночастицы биосовместимых материалов, а именно гидроксиапатита и бемита.
«По словам Ксении Мешиной, магистранта-химика СПбГУ и одного из авторов исследования, использование полимерных гранул, содержащих наночастицы, оказалось весьма действенным способом доставки биологически активных веществ. Наночастицы имеют атомы кальция и алюминия на своей поверхности, что обеспечивает их взаимодействие с молекулами альгината и биологически активного компонента. Данное взаимодействие оказывает благотворное влияние на структуру гранул, процессы их набухания в кишечнике и скорость высвобождения активных веществ.
Иранские ученые во главе с заслуженным профессором Хади Разави из Тегеранского университета использовали в своих исследованиях антиоксидант — экстракт растения бораго, представляющего собой однолетнюю траву с мощным стержневым корнем. Данное неприхотливое растение встречается во многих странах мира, а его листья обладают противовоспалительными свойствами и оказывают мягкое мочегонное действие. Кроме того, они способны успокаивать слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Исторически листья бораго применялись для облегчения состояния при незначительных тревожных расстройствах и для стимуляции лактации у кормящих матерей.
Сотрудники Санкт-Петербургского университета получили неорганические наночастицы гидроксиапатита и бемита, отличающиеся размером и формой, и создали способ изготовления полимерных гранул. По словам руководителя проекта, доцента кафедры общей и неорганической химии СПбГУ Ольги Осмоловской, важным моментом исследования стало регулирование характеристик гранулы посредством изменения параметров наночастиц.
«Состав гранул, включающий частицы различной природы, размера и формы (например, стержни, пластины, веретена), определяет их структуру и, как следствие, влияет на набухание полимерной капсулы в кишечнике и последующее высвобождение заключенного в ней вещества. В ходе исследования применялись физико-химические и квантово-химические методы, позволившие установить закономерности получения частиц с заданными характеристиками и создания гранул, обеспечивающих оптимальное высвобождение и усвоение активных компонентов, — отметила Ольга Осмоловская.
Специалисты Санкт-Петербургского университета определили, как формируются наночастицы гидроксиапатита и бемита, и разработали на их основе инновационную систему для доставки лекарств в человеческий организм. Ключевым достижением стало создание технологии, позволяющей регулировать набухание гранул и высвобождение биологически активных веществ, путем изменения формы, размеров наночастиц и состава их комбинации.
В рамках работы применялись междисциплинарные подходы и методы, характерные для неорганической, вычислительной, аналитической химии и материаловедения. Исследования осуществлялись на базе Научного парка СПбГУ, такие как ресурсные центры «Инновационные технологии композитных наноматериалов», «Рентгенодифракционные методы исследования», «Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники», междисциплинарный ресурсный центр по направлению «Нанотехнологии» и центр «Методы анализа состава вещества».
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ