Los científicos han estado comprometidos con los sistemas de administración de fármacos durante mucho tiempo. Se han creado muchos "nanocarros" para la entrega de medicamentos a la ubicación deseada, pero quedan muchos desafíos, incluso evitar que el medicamento actúe antes de su administración en el lugar correcto del cuerpo.

"Muchos portadores existentes encapsulan medicamentos a través de interacciones electrostáticas de largo alcance; el portador atrae medicamentos con carga opuesta. Nuestro método no se ocupa de la electrostática en absoluto. Rellenar el nanogel con las moléculas invitadas, encerrándolos en la cavidad y su liberación posterior están controlados por la temperatura. Por lo tanto, los medicamentos en sí pueden ser tanto cargados como neutrales, "dice uno de los coautores rusos del artículo, Profesor Igor Potemkin.

Según los autores, existen otros métodos para desencadenar la liberación de drogas, por ejemplo, utilizando un campo magnético externo. Pero en cada caso, los investigadores se enfrentan al problema de la eficacia de la liberación del fármaco.

Los científicos probaron las nanocápsulas de gel, que anteriormente estaban infravalorados como sistemas portadores. Su principal problema es que las cápsulas se pegaron con sus vecinas (perdieron estabilidad coloidal) durante la administración del fármaco. Tal comportamiento hizo que la entrega fuera imposible o ineficaz. Los científicos resolvieron este problema creando un portador, cuya cavidad interna está rodeada por dos "membranas" de diferentes estructuras químicas, como un huevo con dos cáscaras.

La capa porosa exterior juega un papel protector estabilizador y dificulta la agregación de las nanocápsulas, mientras que los poros de la capa interna pueden abrirse y cerrarse dependiendo de la temperatura debido a las interacciones variables entre sus unidades monoméricas.

Durante el llenado, Los poros de ambas capas se abren y el nanogel absorbe las moléculas del fármaco como una esponja. Luego, la temperatura cambia y los poros de la capa interna se cierran. y encerrado en la cavidad, la droga está lista para la entrega. Después, los poros se abrirán de nuevo y las moléculas huésped se liberarán solo en los lugares donde la temperatura lo permita.

El diseño de nanogel se redujo a la síntesis de dos capas de nanogel de diferentes estructuras químicas alrededor del núcleo de sílice. Al final de la síntesis, el núcleo se disuelve químicamente, dejando una cavidad.

Inicialmente, los investigadores no estaban seguros de cómo se iba a comportar la nanocápsula, si su cavidad permanecería estable después de la remoción del núcleo de silicio o si colapsaría. Adicionalmente, no sabían si el tamaño del poro era suficiente para absorber la sustancia transportada y liberarla, o si estuvo bloqueado de manera confiable durante el transporte. Sin embargo, en respuesta a los cambios de temperatura, los poros se abrieron y cerraron. Durante la entrega, el contenido de las cápsulas era casi completamente seguro, y la forma de la cavidad interior no solo era estable; llegó a ser incluso más grande que el tamaño inicial del núcleo de sílice.

La síntesis de las cápsulas de nanogel y las mediciones relacionadas se realizaron en Europa, principalmente en Alemania, y científicos rusos de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, Igor Potemkin y su colega Andrey Rudov, trabajó en el modelado informático que permitió a los investigadores estudiar la dependencia de la estructura de las nanocápsulas con la temperatura. También, Los físicos de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov simularon un método de encapsulación y liberación de las moléculas transportadas bajo variación de temperatura.

En este punto, el trabajo es preliminar y está destinado principalmente a demostrar la eficacia del concepto. Los experimentos se llevaron a cabo en el rango de temperatura de 32 a 42 ° C. Es un poco más alta que el rango de temperatura favorable para un ser humano, aunque en el futuro, este rango se puede reducir fácilmente, según Igor Potemkin.

La colaboración científica continuará durante otros cuatro años. "Todavía hay muchas preguntas, "dice el científico". Por ejemplo, hemos observado una estructura en la que una cavidad no se colapsa cuando se cierran los poros. Ahora, necesitamos entender por qué sucede, ¿Cómo afecta la densidad del efecto de reticulación de las capas, es decir., ¿Cuál es la cantidad mínima de reticulante que no conduce a un colapso de la cavidad? etcétera."

Potemkin está seguro de que los nanocontenedores creados son los portadores ideales para la administración de medicamentos dirigida. Es más, su síntesis no es ni compleja ni realmente cara. Aunque en la etapa actual de la investigación, es difícil determinar el costo exacto, Los planes de colaboración ya incluyen la creación de la gran escala, producción comercialmente aceptable de nanogeles.