Российские биофизики выяснили, как небольшие наночастицы могут пробивать «броню» клеток легких и проникать в организм человека, что позволяет использовать их для лечения болезней легких и других органов, говорится в статье, опубликованной в журнале Langmuir.
«Частицы наноаэрозоля пробивают нашу экспериментальную систему буквально как пули. Мы первыми увидели то, что сильно заряженные наночастицы глюкозы пробивают жировой слой, покрывающий клетки», — пояснила Елена Шляпникова из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино, чьи слова приводит пресс-служба НИИ.
Астма и многие другие болезни легких лечатся сегодня при помощи различных ингаляторов – особых приборов, превращающих раствор лекарства в аэрозоль, набор крошечных частиц и капель. Такие частицы могут проникать внутрь тканей легких, но у них есть большой недостаток – большая часть их оседает в трахее и бронхах еще до того, как они достигнут глубинных слоев легочной ткани.
Эту проблему, как пишут Шляпникова и ее коллеги, можно решить достаточно простым способом – достаточно уменьшить капли лекарства до размеров наночастиц, и тогда большая часть из них достигнет «конца» легких. Подобное простое решение, с другой стороны, порождало другую проблему – ученые не знали, могут ли такие наноаэрозоли проникать в саму легочную ткань.
Дело в том, что клетки альвеол, «мешочков», где происходит обмен газами между кровью и воздухом, покрыты особым слоем жира, который защищает их от внешних воздействий. Крупные частицы и капли аэрозолей могут проникать через этот слой, однако у биофизиков были сомнения насчет того, смогут ли наночастицы осуществить подобный «прорыв».
Ученые из ИТЭБ РАН выяснили, что это возможно, проводя эксперименты с искусственным аналогом «брони» клеток альвеол, которую они вырастили в специальной ванне, позволявшей им следить за поверхностным натяжением этого слоя жира. Затем они устанавливали над этим слоем специальную «пушку», распылявшую раствор сахара и нескольких других веществ в набор наночастиц, и наблюдали за тем, смогли ли они «прострелить» аналог жировой брони легких.
Как оказалось, достаточно крупные наночастицы, чьи размеры превышали 100 нанометров, очень легко пробивали этот слой жира вне зависимости от состава раствора, из которого они были приготовлены. Добившись успеха, биофизики уменьшили размеры наночастиц и попытались понять, какие их свойства сильнее всего влияют на вероятность «прострела» жировой брони легких.
Оказалось, что на эти шансы сильно влиял не только сам размер нанокапель лекарства, но и то, были ли они заряжены и полярны. Если молекулы, из которых сделан наноаэрозоль, не имеют в себе областей с избыточным положительным и отрицательным зарядом, то тогда они могут встроиться в липидный слой, сделав его более плотным, мешая другим наночастицам проникать через него.
Как надеются ученые, дальнейшие наблюдения за процессом «обстрела» жирового слоя наночастицами помогут им раскрыть все физические тайны этого процесса, и понять, как их можно использовать для создания наноаэрозолей, пригодных для лечения даже самых труднодоступных болезней легких.
Источник
