Новости химической науки > Наномедицинские системы прилипают к целлюлозе

Наносистемы медицинского предназначения становятся весьма популярными. Однако, некоторые исследователи полагают, что лекарственные препараты, инкапсулированные в наночастицы, могут выводиться из организма в систему канализации, откуда могут попадать в окружающую среду, угрожая экологической безопасности.

Такая обеспокоенность небезосновательна – результаты нового исследования демонстрируют, что полимерные наносистемы, уже использующиеся в медицине, могут адсорбироваться на поверхностях, типичных для окружающей среды.

Наночастицы большего размера, содержащие лекарственный препарат (снизу), менее охотно адсорбруются на целлюлозе, чем меньшие по размеру частицы (сверху). (Рисунок из Langmuir, DOI: 10.1021/la202287k)

Мустафа Акбулут (Mustafa Akbulut) из Сельскохозяйственного и Технического Университета Техаса отмечает, что в настоящее время на рынке присутствует около двух десятков наномедицинских систем, при этом более сотни уже проходят клинические или предклинические испытания, однако мало что известно о судьбе наномедицинских систем в окружающей среде. Исследования на мышах позволяют говорить, что часть из таких наносистем выводится в организм с мочой. Если это справедливо не только для мышей, но и людей, наномедицинские препараты могут попадать в грунтовые воды и почву через систему канализации.

Акбулут поставил задачу выяснения – могут ли выведенные «естественным путем» наномедицинские препараты адсорбироваться на растительной целлюлозе, которая, в свою очередь, может стать пищей животных или бактерий. Ранее была обнаружена тенденция ук увеличению концентрации наночастиц при движении от подножия к вершине пищевой пирамиды, при этом в организм животных уже может попасть такое количество наночастиц, которое будет опасно для этих организмов.

Акбулут подчеркивает, что целлюлоза представляет самую распространенную органическую молекулу в окружающей среде, поэтому, если существует опасность утечки наночастиц в окружающую среду, в первую очередь необходимо выяснить возможность взаимодействия наночастиц именно с целлюлозой.

Для моделирования возможного взаимодействия растений с выведенными из организма наночастицами исследователи из группы Акбулута изучили адсорбцию и десорбцию на поверхности целлюлозы полиэтиленгликолевых наночастиц, заполненных молекулами болеутоляющего препарата – ибупрофена. Поскольку полиэтиленгликоль является одним из немногих полимеров, изготовленные из которого наночастицы прошли необходимую для использования в медицинских приложениях сертификацию, именно наночастицы из полиэтиленгликоля применяются в медицинской практике США чаще всего.

Исследователи получили наночастицы с размерами от 46 до 271 нм и изучили скорость их адсорбции на целлюлозе, а также – с какой скоростью наночастицы с различным размером будут десорбироваться с поверхности целлюлозы под действием омывающего эту поверхность потока воды. С помощью взвешивания на микровесах и атомно-силовой микроскопии было обнаружено, что для меньших по размеру наночастиц наблюдается лучшая адсорбция на целлюлозной поверхности.

Тем не менее, Акбулут замечает, что из результатов исследования совершенно не следует вывод о том, что наномедицинские системы необходимо увеличивать в размерах – организм человека может абсорбировать наночастицы с диаметром не более 300 нанометров.

Источник: Langmuir, DOI: 10.1021/la202287k

метки статьи: #вопросы экологии, #медицинская химия, #нанотехнологии, #новые материалы, #химия поверхности