Системы доставки лекарств в организм

Котлярова Анна
Доцент кафедры управления и экономики фармации ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, канд. биол. наук

Наночастицы в фармации

Одним из наиболее значительных достижений в системах доставки лекарств является использование наночастиц. Наночастицы — это крошечные частицы (диаметром 1-100 нанометров), которые могут быть сконструированы для доставки ЛВ к определенным тканям-мишеням. Такой подход позволяет обеспечить контролируемое высвобождение лекарственных средств, повышая их биодоступность и снижая их токсичность. Наночастицы обладают уникальными физико-химическими свойствами – такими, как высокое отношение площади поверхности к объему, модифицированный размер и химический состав, а также способность преодолевать биологические барьеры. Эти свойства обеспечивают повышенную растворимость лекарственного средства, стабильность, биодоступность и целенаправленную доставку к конкретным клеткам или тканям при одновременном снижении токсичности и побочных эффектов.

Использование наночастиц в качестве систем доставки лекарств имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами доставки ЛВ, например, пероральное и внутривенное введение. К ним относятся улучшенная стабильность лекарственного средства, пролонгированное высвобождение ЛВ, снижение токсичности и увеличение проникновение к клеткам-мишеням. Кроме того, наночастицы могут быть сконструированы таким образом, чтобы воздействовать на конкретные клетки или ткани, такие как опухолевые клетки, с помощью лигандов или антител. Однако существует также несколько проблем, связанных с использованием наночастиц в качестве систем доставки лекарств. К ним относятся иммуногенность и трудности при крупномасштабном производстве. Именно поэтому необходимы дальнейшие исследования для решения этих проблем и оптимизации дизайна и синтеза наночастиц для доставки лекарств.

Различные типы наночастиц были разработаны и уже доказали свою эффективность и безопасность при применении в медицине. Примеры наночастиц и их краткая характеристика представлена ниже.

• липосомы;
• дендримеры;
• полимерные наночастицы.

Липосомы

Микроскопические сферические пузырьки, состоящие из бислойной липидной мембраны — липосомы, привлекли значительное внимание как системы доставки лекарств благодаря своей способности инкапсулировать и защищать ЛВ, повышать его эффективность и безопасность. Существует несколько типов липосом, используемых в медицине, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики.

1. Обычные липосомы: самый простой тип липосом, состоящий из фосфолипидного бислоя, окружающего жидкое ядро. Они обычно имеют размер 50-1000 нм и могут быть загружены гидрофильными или гидрофобными препаратами. Обычные липосомы используются для доставки широкого спектра ЛВ, включая химиотерапевтические препараты, антибиотики и вакцины.

2. Стелс-липосомы: модифицированные обычные липосомы, поверхность которых покрыта полиэтиленгликолем (ПЭГ). Это покрытие помогает увеличить время циркуляции липосом в кровотоке и уменьшить иммунный ответ организма. Стелс-липосомы часто используются для доставки ЛВ, которые имеют короткий период полувыведения или быстро выводятся из организма.

3. Катионные липосомы: положительно заряженные липосомы, которые используются для доставки нуклеиновых кислот, таких как ДНК и РНК. Они способны образовывать комплексы с отрицательно заряженными нуклеиновыми кислотами, что может защитить нуклеиновые кислоты от деградации и улучшить их поглощение клетками. Катионные липосомы исследуются для доставки генной терапии и вакцин.

4. pH-чувствительные липосомы: липосомы, предназначенные для высвобождения своего содержимого в ответ на изменение pH. Они обычно состоят из фосфолипидного бислоя, стабилизированного чувствительной к рН молекулой, например, гистидинсодержащим липидом. рН-чувствительные липосомы могут быть использованы для адресной доставки ЛВ в кислую среду, например, в очаг воспаления или в опухоли.

5. Иммунолипосомы: липосомы, конъюгированные с антителами или фрагментами антител, которые нацелены на определенные типы клеток или рецепторы. Они используются для адресной доставки лекарств в определенные клетки или ткани, например, в раковые клетки. Иммунолипосомы способны повысить эффективность лекарств и снизить токсичность, доставляя препараты непосредственно в клетки-мишени.

Дендримеры

Высокоразветвленные, наноразмерные сферические молекулы, которые были широко изучены как потенциальные системы доставки лекарств благодаря своей уникальной структуре и свойствам – дендримеры. Существует несколько их типов, которые были разработаны для использования в медицине, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики и применение.

1. Поли(амидоаминовые) (ПАМАМ) дендримеры: один из наиболее изученных типов дендримеров для доставки ЛС. Они состоят из основной молекулы, такой как этилендиамин или аммиак, которая окружена несколькими слоями поли(амидоаминовых) дендронов с аминовым окончанием. Дендримеры ПАМАМ могут быть синтезированы с различными размерами и поверхностным зарядом, что делает их универсальными носителями ЛВ. Они использовались для доставки различных лекарств, включая противораковые препараты, антибиотики и генную терапию.

2. Дендримеры на основе поли(пропиленимина) (PPI): похожи на вышеописанные, но имеют другую основную молекулу, например, диэтилентриамин. Они имеют более гибкую структуру, чем дендримеры ПАМАМ, что позволяет им инкапсулировать более крупные молекулы. Дендримеры PPI использовались для доставки лекарств при лечении рака, генной терапии и вакцинации.

3. Дендримеры поли-L-лизина (PLL): состоят из основной молекулы поли-L-лизина, которая украшена несколькими остатками лизина; могут быть синтезированы с различными размерами и поверхностным зарядом, что делает их универсальными носителями ЛВ. Дендримеры PLL использовались для доставки лекарств, включая противораковые препараты, антибиотики и генную терапию. Они также были исследованы на предмет их потенциала в качестве агентов визуализации при диагностике и лечении рака.

4. Карбосилановые дендримеры: состоят из молекулы кремниевого ядра, которое украшено дендронами, содержащими карбосилановые молекулы; имеют высокоразветвленную структуру, что позволяет им инкапсулировать лекарства и защищать их от деградации. Карбосилановые дендримеры были исследованы на предмет их потенциального использования в лечении ВИЧ и рака.

5. Пептидные дендримеры: состоят из пептидных единиц, обычно лизина или аргинина, которые соединены пептидными связями; имеют высоко разветвленную структуру, что позволяет им инкапсулировать лекарственные препараты и воздействовать на конкретные клетки. Пептидные дендримеры использовались для доставки лекарств при лечении рака, генной терапии и вакцинации.

В целом, дендримеры показали большой потенциал в качестве систем доставки лекарств благодаря своей высокоразветвленной структуре, которая позволяет инкапсулировать и защищать лекарства, а также их способности нацеливаться на конкретные клетки и ткани. Разработка новых типов дендримеров, таких как карбосилановые дендримеры и пептидные дендримеры, может привести к созданию более эффективных и целенаправленных методов лечения в будущем.

Полимерные наночастицы

Они стали перспективной системой доставки лекарств в медицине благодаря их способности инкапсулировать ЛВ и повышать их биодоступность, стабильность и адресную доставку. Эти наночастицы состоят из биоразлагаемых и биосовместимых полимеров, которые предназначены для доставки лекарств в определенные ткани, клетки и органы.

1. Наночастицы из поли(лактид-ко-гликолида) (PLGA) являются наиболее подробно изученными и широко используемыми полимерными наночастицами для доставки ЛВ; состоят из сополимеров поли(лактид-ко-гликолид) и являются биоразлагаемыми, биосовместимыми и одобренными FDA (Food and Drug Administration). Они используются для доставки широкого спектра ЛВ, включая противораковые агенты, вакцины и пептиды.

2. Наночастицы полиэтиленгликоля (ПЭГ), также известные как «стелс-наночастицы» благодаря их способности обходить иммунную систему и длительному времени циркуляции. Эти наночастицы состоят из сополимеров полиэтиленгликоля и используются для доставки ЛВ, которые подвержены деградации в кровотоке или должны быть направлены на конкретные органы, такие как печень или селезенка.

3. Наночастицы хитозана состоят из хитозана, природного полисахарида, получаемого из хитина, который содержится в экзоскелетах ракообразных. Эти наночастицы являются биоразлагаемыми, биосовместимыми и мукоадгезивными, что делает их идеальными для доставки ЛВ. Они использовались для доставки противоопухолевых ЛП, противовоспалительных средств и вакцин.

4. Полисахаридные наночастицы состоят из природных полисахаридов, таких как декстран, альгинат и хондроитинсульфат: биоразлагаемы, биосовместимы и могут быть легко модифицированы для адресной доставки ЛВ. Они использовались для противоопухолевой и генной терапии, для доставки противовоспалительных средств.

5. Твердые липидные наночастицы (ТЛН) состоят из биоразлагаемых липидов, таких как триглицериды, жирные кислоты и воски. Эти наночастицы биосовместимы, стабильны и обладают высокой способностью к загрузке лекарств. Они используются для доставки противораковых, противовоспалительных и противомикробных агентов.

Полимерные наночастицы имеют широкий спектр применения в медицине, включая доставку лекарств, генную терапию и визуализацию. Они способны повысить эффективность и безопасность лекарств и уменьшить их побочные эффекты. Кроме того, они могут преодолеть многие ограничения обычных систем доставки лекарств, такие как плохая растворимость, стабильность и биодоступность.

В заключение следует отметить, что полимерные наночастицы являются перспективной системой доставки ЛВ в медицине благодаря их способности инкапсулировать лекарства и повышать их биодоступность, стабильность и адресную доставку. Различные типы полимерных наночастиц, такие как PLGA, ПЭГ, хитозан, полисахарид и ТЛН, обладают уникальными свойствами и подходят для конкретных применений. Полимерные наночастицы способны произвести революцию в области доставки лекарств и улучшить жизнь пациентов.

Еще одним недавним достижением в области систем доставки лекарств является разработка имплантируемых устройств доставки ЛВ. Эти устройства могут быть имплантированы в организм для обеспечения длительного высвобождения вещества, устраняя необходимость в частом введении. Имплантируемые устройства используются для доставки гормонов, противовоспалительных ЛВ и других лекарственных препаратов.

Нанотехнологии также использовались при разработке систем адресной доставки ЛВ. Системы адресной доставки ЛВ используют специфические лиганды, такие как антитела или аптамеры, для направления доставки лекарств к определенным клеткам или тканям. Такой подход снижает токсичность препарата за счет уменьшения его воздействия на другие органы и ткани. Подобные технологии нашли широкое применение для лечения опухолевых заболеваний и сердечно-сосудистых заболеваний.

Таким образом, наночастицы обладают большим потенциалом в качестве систем доставки ЛВ благодаря их уникальным физико-химическим свойствам и способности повышать растворимость ЛВ, стабильность, биодоступность и адресную доставку. Несмотря на проблемы, связанные с их использованием, продолжение исследований в этой области потенциально может привести к созданию новых и усовершенствованных систем доставки лекарств с лучшими терапевтическими результатами.