Даже лучшие лекарства не сработают, если их неправильно «упаковать». Ученые из Университета Осаки выяснили, что эффективность доставки препаратов зависит не только от самих молекул лекарства, но и от того, в каком растворе их загружают в перспективные носители — металл-органические каркасы (МОК).

Металл-органические каркасы (МОК) — это синтетические материалы, похожие на кристаллические губки. Они состоят из ионов металлов (например, цинка или циркония), соединенных органическими «мостиками». Благодаря огромной площади поверхности и порам они могут впитывать и удерживать молекулы лекарств, а затем высвобождать их в нужном месте.

Но оказалось, что растворитель, в котором находится препарат перед загрузкой, играет ключевую роль.

Команда проверила, как два разных МОК (ZIF-8 и UiO-66-NH₂) впитывают ибупрофен в растворах с разной полярностью. Выяснилось, что ZIF-8 лучше загружает лекарство в полярных растворителях, а UiO-66-NH₂ — наоборот, в неполярных.

Раньше все думали, что главное — как лекарство взаимодействует с носителем, а роль растворителя просто игнорировали, — говорит Шуджи Осаки, руководитель исследования. — Но оказалось, что растворитель меняет саму структуру МОК на молекулярном уровне.

С помощью рамановской спектроскопии ученые увидели, что в разных растворах каркасы МОК ведут себя по-разному: чем слабее колебания их молекул, тем больше лекарства они могут впитать. Это открытие поможет подбирать идеальные условия для загрузки лекарств и создавать более эффективные системы доставки с минимумом побочных эффектов.

Теперь команда планирует смоделировать взаимодействие между МОК, лекарствами и растворителями на компьютере, чтобы еще точнее предсказывать их поведение.

Исследование опубликовано в издании Langmuir.

Этот эксперимент важен для фармацевтики: если правильно подбирать растворитель, можно увеличить количество лекарства, которое «влезет» в носитель, и точнее контролировать его высвобождение. Это значит:

• Меньше побочных эффектов — лекарство будет действовать локально, а не «растекаться» по всему организму.
• Экономия действующего вещества — если МОК впитает больше препарата, его потребуется меньше для той же эффективности.
• Гибкость — можно адаптировать систему под разные типы лекарств, от обезболивающих до химиотерапии.

Исследование ограничено только двумя типами МОК и одним лекарством — ибупрофеном. Не факт, что закономерности сработают для других комбинаций. Кроме того, эксперименты проводились in vitro (в пробирке), а в живом организме на МОК могут влиять pH, ферменты и другие факторы.

Ранее ученые создали металл-органический каркас для доставки лекарств точно в клетки.