Разработан биосовместимый металлоорганический каркас для медицинских технологий
Ученые Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН совместно с коллегами из Санкт-Петербурга и Москвы создали биосовместимый пористый металлоорганический каркас и исследовали его физико-химические свойства. Разработка представляет значительный интерес для развития персонализированной медицины и создания новых биомедицинских технологий.
Металлоорганические каркасы (МОК) — это новый класс химических соединений, в которых металлы и органические молекулы образуют единую кристаллическую структуру, называемую каркасом. За счет большого количества пор МОК могут поглощать различные вещества, что делает их перспективными для использования в биомедицине. Например, они могут быть применены для целенаправленной доставки генов в клетки с целью изменения судьбы стволовых клеток, активации программы гибели раковых клеток или для адресной доставки лекарственных препаратов в органы.
«Новые подходы и технологии адресной доставки лекарственных препаратов чрезвычайно востребованы из-за высокого спроса на соответствующие методы терапии в России и других странах», — отметил один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник ННЦМБ ДВО РАН Вячеслав Дячук.
Основные трудности, с которыми сталкиваются ученые при внедрении этого инновационного типа систем, — это токсичность используемых материалов и проблема эффективности загрузки. Авторы впервые синтезировали долговечный сольватохромный (меняющий цвет в зависимости от полярности растворителя) МОК на основе кобальта и протестировали его в лабораторных условиях на рыбках данио (Danio rerio), которые традиционно используются при доклинических исследованиях лекарственных препаратов.
Несмотря на обычно токсичную кобальтовую составляющую, исследователи доказали высокую биосовместимость новых МОК с живыми моделями данио. Результаты показали, что синтезированные соединения абсолютно не токсичны не только для рыб, но и для клеток человеческой глиобластомы, а значит их можно использовать для доставки биомолекул и лекарственных препаратов. Разработанный МОК также может служить долговечным и биосовместимым визуальным датчиком влажности для потенциального хранения чувствительных к воде товаров и химикатов.
«Для такого датчика, работающего на два порядка быстрее любого существующего металл-органического аналогамы продемонстрировали его многократное использование с помощью дистанционного лазерного нагрева, который превращает этот МОК в более экологичный функциональный материал», — заключил ведущий автор исследования, сотрудник международного научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО, доктор физико-математических наук Валентин Миличко.