Ученые разработали терапевтический комплекс на основе наночастиц, которыми можно управлять с помощью магнитного поля.
Управляемые молекулы помогут излечить инсульт

Международный научный коллектив ученых МГУ имени М.В. Ломоносова, НИТУ «МИСиС», Университета Северной Каролины (США), Тамбовского государственного университета им. Г.Р. Державина, разработал инновационный терапевтический комплекс на основе полимерных наночастиц фермента-антиоксиданта — супероксиддисмутазы. Активностью таких частиц можно «управлять» с помощью однородного низкочастотного переменного магнитного поля, усиливая терапевтический эффект, в случае необходимости. Технология может применяться для эффективной реабилитации пациентов после острых травм спинного мозга, инсультов и инфарктов и других патологий, сопровождающихся воспалительными процессами.

Исследователи создали уникальную частицу с молекулой фермента — супероксиддисмутазы (SOD1) внутри полимерной «шубы» и магнетитом в качестве «центра управления». Она имеет размер примерно в 100 нанометров в диаметре и способна захватывать внутрь свободные радикалы и нейтрализовать их по принципу «многоразовой ловушки». В своей работе разработчики впервые продемонстрировали, что наночастицы магнетита в составе капсулы обеспечивают возможность удаленной и контролируемой активации полиинного комплекса SOD1.

При травмах позвоночника и инсультах помимо непосредственного поражения нервных волокон опасны и вторичные процессы, связанные с начальным повреждением, — перепроизводство свободных радикалов (активных форм кислорода) и развивающееся воспаление.

МИСиС

При ударе, в случае с травмой позвоночника, или разрыве сосуда в случае инсульта (прекращение тока крови при спазме артерий или их закупорке при инфаркте) в ближайших к органу тканях возникает гипоксия — патологический процесс, связанный с нехваткой кислорода. Это блокирует конечное звено дыхательной цепи в клетках и является причиной образования избыточного количества свободных радикалов. Они, в свою очередь, оказывают разрушительное влияние на клеточные мембраны и запускают цепь реакций, ведущих к повреждениям и смерти клеток и тканей. Эти осложнения приводят к дополнительному повреждению спинного мозга и смерти нейронов, усугубляя клиническую картину.

«Одним из возможных решений проблемы патологического образования свободных радикалов в случае острой травмы позвоночника или инсульта, а также других патологий, сопровождающихся воспалением, может стать доставка в очаг повреждения терапевтического лекарственного комплекса на основе синтезированных магнитных наночастиц, содержащего естественный поглотитель свободных радикалов — фермент-антиоксидант супероксиддисмутазу (SOD1), — рассказала профессор химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, зам. руководителя лаборатории «Химический дизайн бионаноматериалов», д.х.н. Наталья Клячко.

Оперативная доставка такого вещества к поврежденному органу может смягчить окислительный стресс на фоне избытка свободных радикалов и купировать процесс разрушения тканей. Однако значительной проблемой является неустойчивость фермента SOD1 в кровотоке при внутривенном введении пациенту: он быстро разрушается, не успевая провести свою «работу» по нейтрализации свободных радикалов.

«Чтобы создать устойчивый терапевтический комплекс на основе SOD1, мы разработали каталитически активные наноформы супероксиддисмутазы, так называемые «нанозимы», и модифицировали их наночастицами магнетита, — поясняет один из авторов разработки, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС», к.х.н Максим Абакумов. Магнетит в составе такого многослойного полиионного комплекса SOD1 дает возможность, с помощью воздействия низкочастотного переменного магнитного поля, «управлять» высвобождением фермента в области травмы.

В настоящее время коллектив готовится к началу доклинического этапа разработки. Материал предоставлен пресс-службой МИСиС.