Японский центр инноваций в наномедицине сообщает о новом скрывающем покрытии для крошечных частиц, несущих лекарства, которое не зависит от щитов типа ПЭГ. Запирая положительные и отрицательные заряды в плотную сетку, покрытие предотвращает накопление белка и позволяет избежать захвата иммунными клетками, благодаря чему частицы остаются в крови более 100 часов.
Наполненные ферментом аспарагиназой, частицы действуют как небольшие реакторы, которые истощают аспарагин, чтобы лишить трудноизлечимые виды рака питательных веществ.
Что такое «стелс» в наномедицине?
«Стелс» в наномедицине означает избежание нежелательного прилипания к белкам и меньшего внимания со стороны атак иммунных клеток, что позволяет частицам продолжать движение по кровеносному руслу.
Проблемы с текущими покрытиями наночастиц
Текущие покрытия наночастиц с высокой энергией позволяют частицам прилипать к белкам и клеткам, что ограничивает некоторые медицинские применения. Покрытия из ПЭГ (полиэтиленгликоля) и аналогичные гидрофильные оболочки являются основным решением, использующим стерическое отталкивание. Однако для эффективной работы ПЭГ часто требуется тщательная настройка плотности и длины цепи, и многие частицы всё равно быстро выводятся из организма при контакте с кровью.
Исследование
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Biomedical Engineering, учёные разработали полиионные комплексы мицелл и везикул с настраиваемыми перекрёстными связями, чтобы проверить, может ли стабилизированная сеть ионных пар уменьшить адсорбцию белков и поглощение макрофагами, а также обеспечить длительное циркулирование аспарагиназных нанореакторов для терапии истощения аспарагина у мышей.
Учёные создали полиионные комплексы мицелл размером около 30 нм и везикулы размером около 100 нм путём смешивания поликатионов и полианионов при эквимолярном соотношении зарядов в течение 2 минут, затем ввели ковалентные перекрёстные связи с помощью карбодиимидного соединения, широко используемого для связывания карбоксильных и аминных групп в биохимии.
Результаты
Учёные сообщают о резком снижении адсорбции белков и поглощения макрофагами после того, как степень перекрёстного связывания превысила определённые пороги: 39,5% для мицелл и 30,3% для везикул. Везикулы с 32,6% перекрёстных связей и без ПЭГ показали минимальное связывание с белками и остались «невидимыми» для макрофагов. Период полувыведения из крови увеличился с минут до длинных одноэтапных значений после превышения порогов, достигнув 121,5 ч для мицелл при 39,5% и 97,2 ч для везикул при 30,3%.
Заключение
Наблюдения также указывают на наличие порогового размера для прохождения через эндотелий печени с 30-нм мицеллами по сравнению со 100-нм везикулами и предлагают неожиданный механизм, объясняющий, почему некоторые наночастицы с покрытием из ПЭГ могут дольше оставаться в крови. Учёные продемонстрировали, что наночастицы с аспарагиназой могут эффективно циркулировать в организме и лишать опухоли аспарагина, ослабляя их рост. Лечение также смягчило плотную ткань вокруг опухолей поджелудочной железы и улучшило эффективность иммунных препаратов, таких как анти–PD-1.