Линн Фостер - Нанотехнологии. Наука, инновации и возможности

16.1.1.4. Полиплексы (комплексы полимеров и нуклеиновых кислот, образуемые при взаимодействии с обменом зарядов)

Методы генотерапии принято делить на два класса. В первом из них используется плазмида ДНК, вводимой в клетки для экспрессии лечебных белков, а во втором (олигонуклеотидном) – небольшие интерферирующие РНК (siRNA) используются для подавления экспрессии генов, связанных с заболеванием. Во всех этих случаях существенным препятствием к применению генетических препаратов выступают клеточные мембраны тканей организма, естественной функцией которых является защита клеток от ввода любого постороннего генного материала. В настоящее время одним из наиболее перспективных методов «внедрения» в клетку лекарственных препаратов, содержащих нуклеиновые кислоты, стало создание химических комплексов этих кислот с другими веществами, способными «обманывать» защитные механизмы клетки.

В частности, такими комплексами являются комплексы (образуемые положительно заряженными полимерами и отрицательно заряженными нуклеиновыми кислотами при сложных взаимодействиях, обусловленных обменом зарядов), получивших название полиплексов (polyplexes). Размеры таких наночастиц (один из типов которых представлен на рис. 16.4) составляют обычно от 40 до 200 нм. Одним из важнейших направлений олигонуклеотидной терапии сейчас является использование интерференции РНК (RNAi), вследствие чего в настоящее время многие исследователи занимаются активной разработкой материалов для направленной доставки интерферирующих РНК (siRNA) внутри организма.

16.1.1.5. Липосомы

Липосомы представляют собой наноразмерные частицы (от 25 до нескольких сот нанометров) из фосфолипидов и холестеролов, вследствие чего их иногда называют «жировыми пузырьками». Обычно они содержат двухслойные липидные структуры, в которых легко могут быть инкапсулированы лекарственные препараты, что делает липосомы очень удобным материалом для создания объектов, обеспечивающих направленную доставку лекарств в организме. В зависимости от состава, размеров и способов получения липосомы могут принимать очень разные формы, что также представляет ценность для описываемых нами методик. Например, насыщенные фосфолипиды с длинными гиброфобными молекулярными цепочками обычно образуют жесткие и плотные двухслойные структуры, в то время как слоистые структуры из ненасыщенных фосфатидил-холиновых липидов являются рыхлыми и неустойчивыми. Такие различия, естественно, могут и должны учитываться при создании разных форм лекарственных препаратов.

Возможности липосом в качестве носителей при направленной доставке активно и очень успешно изучались в последние годы, в результате чего некоторые препараты на их основе уже выпускаются коммерчески, а другие – проходят клинические испытания. В качестве показательного примера стоит упомянуть препарат AmBisome, представляющий собой амфотерицин В на липидном носителе, что обеспечивает необходимый механизм его доставки и распределения в организме. Препарат производится фирмами Fujisawa Healthcare Inc. и Gilead Science и является эффективным средством лечения ВИЧ-инфицированных пациентов, страдающих тяжелыми формами менингита. В 2003 году объем продаж AmBisome составил около 200 миллионов долларов (рост объема на 7 % по сравнению с предыдущим годом). Другим известным лекарством этого типа является препарат Doxil, разрешение на выпуск которого фирма Alza получила еще в 1999 году. Он применяется при лечении рака яичника и пока остается единственным липосомным цитотоксическим веществом, разрешенным к применению при лечении некоторых форм рака. В 2000 году объем продаж препарата Doxil составил 80 миллионов долларов.

16.1.1.6. Неорганические и металлические наночастицы

За прошлые годы было синтезировано множество новых типов неорганических и металлических наночастиц, некоторые из них уже выпускаются промышленностью. Естественно, многие исследователи заинтересовались возможностью использования таких частиц в качестве подложек или носителей (как говорят биологи, векторов) различных лекарственных препаратов. Эта новая концепция наномедицины сейчас находится в стадии становления и лабораторного исследования. В частности, особое внимание привлекают молекулы C60 в виде «футбольного мяча», известные под названием фуллеренов [107] . Стоит также упомянуть попытки использования в качестве носителей хемотерапевтических препаратов магнитных наночастиц, движением которых в организме (по крайней мере, в принципе) можно управлять посредством внешнего магнитного поля.

В самое последнее время стали изучаться возможности применения для указанных целей специальным образом сформированных наночастиц неметаллической природы. Например, возглавляемая доктором Наоми Халас (университет Райса) группа предложила новый тип частиц (которые образно можно назвать наноснарядами), представляющими собой ядро из диэлектрической окиси кремния, покрытое сверхтонким слоем золота [108] . После введения в злокачественную опухоль такие наноснаряды могут быть термически активированы (за счет поглощения излучения в ближнем инфракрасном диапазоне излучения), создавая требуемый для лечения температурный режим.

16.1.2. Имплантируемые устройства доставки лекарственных препаратов

Имплантация устройств доставки лекарственных препаратов является очень перспективным направлением медицины, так как она в сложных условиях часто позволяет не только гарантировать введение требуемых лекарств в конкретном органе или месте, но и обеспечить заданный режим и количество выделяемого препарата. Наиболее простым вариантом является имплантация в нужном месте полимерной матрицы, содержащей необходимые вещества, которые постепенно с некоторой скоростью выделяются в окружающие ткани организма. В качестве уже известных примеров можно привести имплантируемые препараты типа Norplant (противозачаточное средство фирмы Wyeth Laboratories), Gliadel (хемотерапевтическое средство фирмы Guilford Pharmaceuticals, используемое при раковых поражениях мозга) и Viadur (гормональный препарат фирмы Bayer, применяемый при лечении рака простаты). Объем продаж препарата Gliadel составил около 20 миллионов долларов в 2003 году (увеличение на 32 % по сравнению с предыдущим годом), а Viadur – около 150 миллионов долларов.