Команда создала систему доставки лекарств, которая представляет собой координационную сеть, состоящую только из ионов металлов и биомолекул, известную как сеть металл-биомолекула (MBN). Эта система избавляет от необходимости использовать сложные «носители» лекарств, что делает ее потенциально более полезной в различных областях применения.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances под руководством профессора-лауреата премии Мельбурна и ведущего научного сотрудника NHMRC Фрэнка Карузо с кафедры химического машиностроения факультета инженерных и информационных технологий, а также научных сотрудников доктора Ваньцзюнь Сюй и доктора Чжисинь Линь, которые стали его первыми авторами.

Наночастицы MBN образуются путем соединения нетоксичных ионов металлов (например, кальция или железа) с фосфонатными биомолекулами (например, ДНК, которая является строительным блоком жизни). Наночастицы MBN химически и метаболически стабильны и обладают противовирусными, антибактериальными, противогрибковыми, противовоспалительными и противораковыми свойствами.

По словам доктора Чжисина, одним из наиболее значимых преимуществ системы MBN станет потенциально более успешная разработка лекарств, поскольку она использует материалы, хорошо совместимые с человеческим организмом, и позволяет избежать использования потенциально токсичных систем носителей лекарств.

Мы создали функциональные металлоорганические сети, в которых можно легко собрать биомолекулы лекарств для биомедицинских применений, таких как противораковая или антивирусная терапия, доставка генов, иммунотерапия, биосенсинг, биоимиджинг или доставка лекарств, — говорит доктор Чжисинь.

Учеными всего мира было разработано большое количество носителей лекарств, но многие из них не работают из-за токсичности материалов, вызывающих иммунный ответ.

В настоящее время проблемы разработки и утверждения лекарств приводят к тому, что в среднем только одно из 10 000 лекарственных соединений получает одобрение на рынке, а многие другие не работают из-за проблем с безопасностью. Любые дополнительные нефункциональные компоненты в носителях могут потенциально увеличить токсичность, — говорит доктор Ваньцзюнь.

Команде пришлось преодолеть проблему, связанную с тем, что «свободные» биомолекулярные грузы часто не могут достичь клеток-мишеней, чтобы выполнить требуемую биологическую функцию. В ходе двухлетнего проекта им удалось свести к минимуму использование дополнительных, нефункциональных компонентов и создать более простую материальную систему с большим потенциалом успеха без ущерба для производительности.

Существуют различные стратегии для обеспечения активации наночастиц MBN в требуемом месте. Например, в кислой среде рака, как в опухолях, связанных с раком молочной железы, где микросреда опухоли обычно более кислая, чем окружающие ткани, разработанные наночастицы могут распадаться.

Профессор Карузо говорит, что MBNs «настраиваются», что означает, что их можно адаптировать для различных биомедицинских применений: размер, груз, потенциальная нацеленность, а также другие свойства могут быть изменены путем выбора различных биомолекул, ионов металлов и условий сборки. „Это обеспечивает модульный подход к созданию многофункциональных наночастиц с различным составом“.

Наша система позволяет понять фундаментальные механизмы сборки и создать библиотеку биоактивных наночастиц для биомедицины, а также для экологии, где также существуют биологические барьеры для доставки, — говорит профессор Карузо.

Следующий этап исследований команды будет направлен на более глубокое понимание системы MBN и ее опробование для создания передовых материалов, направленных на лечение заболеваний.

Ранее ученые сообщали о воздействии на раковые клетки наночастицами и магнитным полем.