Модель «умного» композитного материала, который позволит контролируемо выпускать лекарственные средства, предложили российские учёные пяти ведущих вузов страны. Такое решение может быть востребовано для реализации подходов «отложенной» терапии — когда лекарство, загруженное в композит, высвобождается не сразу, а через некоторое время и в нужном объёме. Для активации процесса достаточно разового включения магнитного поля, которое создают современные медицинские томографы.
«Умные» или смарт-материалы так названы потому, что их структурные, оптические, механические и другие характеристики меняются при варьировании внешних условий среды (температуры, давления, действий электрического или магнитного поля и других). Одними из таких перспективных материалов являются термочувствительные полимеры.
Учёные предложили двухслойный композит на основе железо-родиевого сплава и термочувствительного полимера для магнитоуправляемого выброса лекарства, где в качестве модельного лечебного средства использовали онкотерапевтический препарат доксорубицин. Затем его загрузили в микроструктуры типа «лунок», проделанные с помощью лазера на поверхности сплава, и «запечатали» с помощью полимера. Разовое включение магнитного поля охлаждает композит и переводит полимер в гелеобразное состояние, тем самым высвобождая лекарство. Рабочая температура, при которой происходит активация процесса, близка к температуре человеческого тела, поэтому материал — перспективная разработка для биомедицины.
«Предложенный композит удобен тем, что он высвобождает лекарство после однократного включения магнитного поля величиной 3 Тесла, доступного в современных аппаратах для МРТ. На сегодняшний день мы решаем комплексную исследовательскую задачу: разрабатываем технологию получения частиц таких сплавов в микро и нано масштабе, на их основе создаём полимерные структуры типа „ядро-оболочка“, исследуем структуру, магнитные свойства и проводим эксперименты, подтверждающие их биосовместимость», — отметил к.ф.-м.н. Абдулкарим Амиров, научный сотрудник лаборатории функциональных низкоразмерных структур НИТУ МИСИС.
Предварительные биологические тесты композита на клетках мышиных фибробластов продемонстрировали низкую цитотоксичность. Результаты расчётов и экспериментов опубликованы в научных журналах ACS Applied Engineering Materials и Journal of Composites Science (Q2).
«Наш подход сочетает биосовместимость и адресность воздействия — это ключевые свойства для современной персонализированной медицины. Благодаря железо-родиевому сплаву технология безопасна, а интеграция с МРТ-оборудованием — доступна для большинства медицинских учреждений. Особенно актуально применение этого подхода в онкологии, где локальное высвобождение препаратов может помочь снизить побочные эффекты на организм», — сказала Елизавета Пермякова, младший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 24 19 00782).
