Взрывающиеся нанотрубки могут стать идеальным средством адресной доставки лекарств, высвобождая их строго в нужных тканях и органах.

Углеродные нанотрубки, представляющие собой одноатомный слой графена, свернутый в тончайшие полые цилиндры, считаются невероятно перспективным материалом едва ли не во всех областях знаний — в том числе и в медицинских технологиях.

В частности, предлагается заполнять полости нанотрубок лекарственными средствами и запаивать их открытые концы биоразложимыми материалами: растворяясь в человеческом теле, они будут выделять лекарство не сразу, а в нужный момент. Впрочем, такой метод может быть недостаточно точен — в конце концов, никто не может гарантировать, что «пробки» на концах нанотрубок будут разлагаться в строго нужном темпе и высвобождать лекарство в строго нужном месте.

Новый остроумный подход к проблеме предложили недавно работающие в Нью-Йорке ученые Виталий Чабан и Олег Преждо. Идея состоит в том, чтобы заполнять нанотрубки смесью лекарства и воды, и лишь затем запаивать их кончики — и запускать в организм больного. В теле нанотрубки будут двигаться достаточно свободно и смогут даже проникать непосредственно внутрь клеток. Однако активировать их можно лишь в строго нужных клетках, используя для этого излучение инфракрасного лазера: такое воздействие будет нагревать воду в них, и в конечном итоге она вскипит. Давление в нанотрубке резко возрастет, и в конечном итоге «вышибет пробки» на ее концах, высвобождая лекарство.

Ученые провели компьютерное моделирование того, как этот процесс может работать. Вопрос этот не праздный, поскольку заключение молекул воды в крохотный объем нанотрубок меняет точку кипения: оно начинается уже при небольшом подогреве, который приводит к росту давления внутри нанотрубки до сотен атмосфер. С учетом этого понадобятся, конечно, самые внимательные исследования всех аспектов, с которыми может быть связано использование подобного подхода — в том числе и вопросов безопасности. В конце концов, столь мощный взрыв внутри живой клетки может повредить ее структуры. И если в случае раковых клеток это даже к лучшему, то для прочих заболеваний лучше больную клетку лечить, а не уничтожать.

По публикации Physics ArXiv Blog