Израильский прорыв в области нанотехнологий автоматически воздействует на опухоли с помощью противораковых препаратов

 Автоматизированный процесс создания роботов-химиков и роботов-фармацевтов создает нанокапсулы, которые направляют противораковые препараты непосредственно к злокачественным новообразованиям.

Лекарства, которые убивают клетки при солидных раковых заболеваниях, могут быть завернуты в «нанометровую упаковку» вместо того, чтобы рассеиваться по всему телу, повреждая здоровые ткани и вызывая тошноту из-за повреждения тканей кишечника, выпадение волос и более серьезные побочные эффекты.

Исследователи Техниона — Израильского технологического института в Хайфе разработали автоматическую систему проектирования и подготовки стабилизирующих материалов для производства такой «нанометрической упаковки» — платформы для доставки лекарств непосредственно в онкологические очаги в организме.

Исследования Техниона в области наноматериалов

В статье, только что опубликованной в журнале Biomaterials под названием «Автоматизированное обнаружение наноматериалов с помощью излучения, вызванного агрегацией лекарств», исследователи сообщают, что с помощью своей инновационной системы они разработали необходимые материалы для создания платформы и даже показали в доклинических экспериментах, что он эффективен против солидных злокачественных новообразований.

Исследование проводилось на факультете биомедицинской инженерии под руководством докторанта Ювала Харриса и директора лаборатории доктора Хагит Сасон-Бауэр, который работал с ассистентом профессора Йоси Шамаем, экспертом в области биомедицинской инженерии для противораковой наномедицины и наноинформатики.

Противораковые препараты, такие как химиотерапия и ингибиторы киназы, предназначены для уничтожения раковых клеток, но одна из их главных проблем заключается в том, что лишь малая часть лекарственного вещества достигает места назначения — самих раковых клеток. Остальные могут повредить здоровые ткани.

Пакет доставки наномедицины

Около 40 продуктов наномедицины, в том числе вакцины Pfizer и Moderna против вируса COVID-19, уже одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), но разработка таких транспортных капсул является сложной технологической задачей. Многие исследовательские группы по всему миру работают над их улучшением.

Исследователи Техниона представляют прорыв в этой области — автоматизированный процесс разработки оптимальных материалов для изготовления этих капсул. Этот процесс используется как роботом-химиком, который синтезирует новые материалы, так и роботом-фармацевтом, который превращает их в нанокапсулы, содержащие противораковое лекарство.

«Разработанная нами технология, — пояснил Шамай, — основана на интересном явлении, называемом эмиссией, индуцированной агрегацией (AIE) — эмиссией света, основанной на агрегатном состоянии препарата. Этот эффект означает, что в своей твердой или агрегированной форме он излучает много световой энергии, но когда он растворим или стабилен в капсуле, он почти не излучает света. Из примерно 40 протестированных нами препаратов мы обнаружили 10 новых препаратов, в которых проявляется этот эффект. Их можно использовать в качестве критериев выбора в автоматизированном процессе».

Автоматическая система, разработанная им и его командой, позволяет узнать — по световой энергии, излучаемой лекарством, — какое вещество делает наночастицы лучшими для этого лекарства. Этот метод привел к открытию нового стабилизирующего материала, свойства которого дают ему много преимуществ по сравнению с существующими материалами, используемыми для создания нанометрических капсул для доставки лекарств.

Новый материал

Исследователи обнаружили, что новый материал лучше существующих материалов по различным аспектам, включая эффективность, безопасность, однородность составляющих его частиц, стабильность во времени и количество лекарств, которые можно «обернуть» и стабилизировать с его помощью. Все эти характеристики делают его суперстабилизатором, подходящим для постоянно расширяющейся области лечения с использованием нанокапсул.

Новый материал, названный R595, был создан в результате «зеленой» химической реакции, не требующей использования загрязняющих окружающую среду и токсичных органических растворителей. Имеет очень высокую эффективность лекарственной нагрузки (90%), что позволяет прогнозировать эффективность лечения. В доклинических испытаниях капсула была эффективна при лечении солидных опухолей, вызванных мутацией, распространенной при раке легких, раке поджелудочной железы и раке кишечника.

Источник