Могу поспорить, что вы привыкли слышать о наночастицах исключительно в сфере физики (новейшие разработки), но врятли вы знали, что они используются уже в медицине. Уже во всю ведутся разработки лекарственных препаратов с нано частицами.
Ученые определили, что размер наночастиц играет огромную роль в организме, который определяет биораспределение и устранение коллоидной наночастиц из организма.
В отличие от микросфер, наноразмерные системы доставки лекарств не фильтруются капиллярным руслом легких после первоначального внутривенного введения. Однако быстрая экскреция с мочой и почечная элиминация наблюдались с частицами, имеющими гидродинамический диаметр менее 5,5 Нм.
Для более крупных частиц, которые не подвергаются почечному клиренсу, считается, что эти частицы накапливаются в селезенке и в большей степени в печени. Независимо от того, покрыты ли наночастицы липидным компонентом или нет, частицы с гидродинамическим диаметром более 200 Нм демонстрируют более высокую скорость внутрисосудистого клиренса (то есть выведения) через селезеночную фильтрацию и печеночную секвестрацию, чем частицы с гидродинамическим диаметром менее 200 Нм.
Имеются также данные о том, что наночастицы с диаметром от 150 до 250 Нм поглощаются костным мозгом. Однако поглощение костного мозга было крайне низким и составляло всего 0,05–1% от общего количества наночастиц по сравнению с печенью (∼60-90%) и селезенкой (∼2-20%).
Поглощение наночастиц селезенкой
Было показано, что в селезенке поглощение наночастиц на основе липидов, таких как липосомы, напрямую зависит от их размера. Однако, увеличение размера липосомы (от 67,8 до 338 Нм) способствует более высокому поглощению липосомы в селезенке.
Поглощение наночастиц печенью
В печени, отношение между размером частицы и печеночным поглощением более-менее очевидно для частиц липида. Например, было показано, что в здоровой печени человека печеночные синусоидальные эндотелиальные клетки содержат фенестры с размером пор 107 ± 1,5 Нм в диаметре. Это должно позволить частицам с диаметром не более 100 Нм проходить через паренхиматозные клетки и взаимодействовать с ними.
Однако в ходе исследования радиоактивных частиц не удалось обнаружить небольшие липосомы (т. е. менее 100 нм в диаметре) в областях, состоящих из паренхиматозных клеток. На самом деле считается, что большинство липосом, интернализованных печенью, локализуются в клетках Купфера независимо от их размера.
Напротив, липосомы, полученные из фосфатидилсерина с размером от 200 до 400 Нм, были обнаружены как в клетках паренхимы печени, так и в клетках Купфера почти в равных количествах, несмотря на то, что они были больше размера пор эндотелиальных фенестраев. Кроме того, малые и большие липосомы (136,2 и 318,0 Нм, соответственно) были восприняты печенью «более охотно», чем липосомы, которые были размером 165,5–275,0 Нм.
То есть более крупные липосомы были поглощены печенью в наибольшей степени. Примечательно, что размеры фенестра в эндотелии могут варьировать у разных видов животных, и этот фактор также важно учитывать с точки зрения различий в размерах наночастиц, которые, как сообщалось, проходят в паренхиму печени.
Выведение наночастиц из организма или опсонизация
Быстрый клиренс систем доставки (то есть наночастиц) лекарственных средств, включая липосомы, из циркуляции печенью и селезенкой обусловлен процессом, известным как опсонизация, который приводит к распознаванию и последующему поглощению наночастиц ретикулоэндотелиальной системой (РЭС) организма, также известной как мононуклеарная фагоцитарная система.
Опсонизация – это процесс, посредством которого присутствующие в крови белки опсонина прилипают к частицам, чужеродным для организма, делая эти частицы узнаваемыми фагоцитами РЭС.
Следовательно, фагоциты захватывают эти частицы и выводят их из кровообращения. Однако, если захваченные частицы являются небиодеградируемыми, это может привести к накоплению частиц в органах РЭС, таких как печень или селезенка, что приводит к токсическим побочным эффектам.
К счастью, опсонизация может быть уменьшена путем модификации поверхности с помощью ПЭГ, которая уменьшает неспецифическое связывание белков плазмы, в том числе белков опсонина, с поверхностью наночастиц. Было показано, что непегилированные липосомы диаметром 194 Нм циркулируют в крови в течение более короткого периода времени и быстрее поглощаются печенью, чем пегилированные липосомы размером 338 Нм, несмотря на то, что они меньше.
В заключение следует отметить, что размер наночастиц является важным фактором, который необходимо тщательно учитывать, поскольку он определяет биодистрибуцию наночастиц.
Однако необходимо также учитывать и другие параметры, такие как морфология частиц и поверхностные заряды, что увеличивает трудность получения конечной формы наночастиц. Следует отметить, что для липосом деформирующая способность липосом за счет гибкой липидной мембраны может также способствовать сжатию крупных частиц через мелкие межклеточные поры.
В большинстве случаев для достижения приемлемого времени циркуляции и накопления опухоли оптимальный размер коллоида должен составлять от 100 до 300 Нм, в зависимости от поверхностного заряда и других параметров.
Развитие наномедицины
Нанотехнологии стали модой. На них возлагают большие, порой самые фантастические надежды. Особенно радужными кажутся перспективы нанотехнологии в медицине. Кое-кто уже поговаривает о создании «наноботов» — микроскопических «умных» машин, которые будут проникать с кровью в любые закоулки человеческого тела и лечить там любые повреждения.
Таким образом, в медицине перспектива применения нанотехнологий заключается, в конечном счете, в необходимости изменять структуру клетки на молекулярном уровне с помощью нанороботов либо иными нанотехнологиями.
Я думаю ждать осталось не долго, 2020 год на пороге.....