Часть 1
Часть 2
Часть 3
Часть 4
Пористые сотовидные наноструктуры
Пористые сотовидные наноструктуры могут быть использованы для инкапсулирования лекарственных средств или биомолекул в потенциальные области целенаправленной доставки лекарственных средств. Их пропускная способность может быть увеличена путем изготовления нескольких пористых слоев наноструктур (т.е. путем увеличения их толщины). Разработан последовательный процесс изготовления наноструктур из ПП на основе коллоидной литографии и гальванических технологий.
- Во-первых, шаблон наносфер из полистирола (ПС) был электрофоретически смонтирован на подложке. Впоследствии полипиррол (ПП) был гальванизирован в интерстициальные пустоты наносферы.
- Окончательная структура была получена после химического удаления наносфер. Метод был оптимизирован для обеспечения наилучшего покрытия и однородности поверхностей субстрата. Характеристики адсорбции и высвобождения препарата/биомолекул для наноструктур измерялись с помощью RhB.
- Пористые многослойные наноструктуры ПП превосходили по грузоподъемности RhB по сравнению с объемными плоскими пленками ПП. Кроме того, метод совместим с другими материалами и настраивается по шаблону наносферы.
Интеллектуальные покрытия для доставки микророботических препаратов
Хитозан — это поликатионный сахарид, получаемый из натурального хитина, который является идеальным кандидатом для применения при доставке лекарств в глаза. Он богат, биосовместим и биоразлагаем благодаря ферментативной активности, кроме того, он обладает свойствами биоадгезива и действует как усилитель проникновения, открывая узкие эпителиальные стыки.
Многие свойства хитозана обусловлены наличием первичных аминовых групп на повторяющихся блоках.
- При низком pH амины протонированы, что позволяет хитозану растворяться в водных растворах кислоты.
- Когда pH превышает значение pKa ~ 6,5, амины все больше разрушаются, что приводит к потере растворимости и образованию устойчивых pH - чувствительных хитозановых пленок.
Группы аминов также играют центральную роль в способности хитозана модифицироваться с другими веществами посредством ковалентной фиксации или физического взаимодействия для улучшения химических или механических свойств пленки (например, путем сшивания). При электроосаждении хитозана используется электрофоретическая подвижность хитозановых молекул в электрическом поле и создание градиентов рН рядом с катодом для создания устойчивых интеллектуальных гидрогелей на огромном разнообразии геометрий и материалов.
Эта стратегия использовалась для создания функциональных покрытий на поверхности внутриглазных микророботов в полностью биологически чистом виде, что позволило избежать тяжелых физико-химических условий.
- рН отзывчивые гидрогели формировались из растворов хитозана путем простого применения отрицательного потенциала в слабокислотном растворе водополимера.
- Общий антисептик для глаз был добавлен в ванну и включен в растущие пленки. За несколько минут осаждения удалось сформировать разбухший гидрогель толщиной до 1 мм.
- Для изменения механических свойств геля и его набухания были использованы простые процессы нанесения покрытий в растворах NaOH или фосфатных солей (триполифосфат натрия при pH5 или 8,5), которые были взяты в качестве примеров для демонстрации гибкости системы.
- Пленки с полезной нагрузкой около 80 мкг/см2 подвергались электроосаждению при 15 А/м2 в течение 10 минут. Более длительное время процесса приводит к появлению пустот и дефектов и снижает воспроизводимость измерений, но может привести к увеличению нагрузки до сотен мкг/см2.
Другие параметры, такие как плотность приложенного тока и концентрация электролитов в ванне, существенно влияют на структуру и состав пленки. Выделение препарата в нормальных физиологических условиях (рН 7.4) может быть гарантировано в течение 3-4 недель, в результате чего получается около половины дозированного красителя. Благодаря физической реорганизации матрицы и модификации диффузионной структуры в хитозановых пленках, в зависимости от применяемого процесса нанесения покрытия, может быть достигнута различная кинетика, начиная с разгона до почти нулевого порядка профилей. При погружении в рН 6 все слои проявляли сильную рН-чувствительность, что было похоже на состояние воспаленных тканей. Почти 100% загруженного количества может быть высвобождено за сокращенное время действия (3 дня), за счет полного растворения матрицы почти во всех случаях и сильного набухания, вызванного электростатическим отталкиванием среди протонированных аминовых групп.
Подведем итоги
Магнитные микророботы, которыми можно управлять по беспроводной связи с помощью внешних магнитных полей, открывают новые захватывающие возможности для целенаправленной доставки лекарств в глаза.
В этом обзоре рассматриваются вопросы
- изготовления,
- манипулирования,
- функционализации этих роботизированных платформ.
Благодаря простоте использования и разнообразию используемых магнитных материалов электроосаждение является предпочтительным методом изготовления и введения в действие микророботов. В то время как их сердцевина состоит из мягких магнитных материалов, осажденных в плоских или цилиндрических формах, поверхностные свойства могут модулироваться с помощью биосовместимых покрытий с лекарственной фиксацией. Полисульфон, полипиррол и хитозан — это только три примера возможных проводящих полимеров, которые могут быть легко реализованы, повышая загрузку лекарств или чувствительность этих микроустройств. Манипуляция с помощью сложных 3D электромагнитных систем доказала свою эффективность в текучих средах, и в настоящее время она сталкивается с проблемами экспериментов in vivo.
