Новости химической науки > Клетка для доставки NO

Группа исследователей из Университета Версаля разработала метод поглощения моноксида (NO) с помощью металлоорганических каркасных структур [metal-organic frameworks (MOF)].

Такой подход к инкапсуляции оксида двухвалентного азота может помочь врачам осуществлять контролируемое введение NO в организм пациентов, что, в свою очередь, может стать основой для новых способов лечения опасных инфекций, а также некоторых сердечно-сосудистых заболеваний с помощью биологически активных веществ.

Моноксид азота (NO) представляет собой один из очень немногих газов, вовлеченных в биологические сигнальные процессы – каскады химических реакций, на микроуровне управляющие откликом организма на определенные раздражители. Моноксид углерода отличается чрезвычайно высокой биологической активностью и может быть обнаружен в клетках бактерий, растений, грибов и животных.

Рисунок из APL Materials, 2014; 2 (12): 124112 DOI: 10.1063/1.4904069

Физиологическое действие NO на организм человека сводится к увеличению интенсивности кровотока и понижению давления. По этой причине газообразный NO часто применяется для лечения проблем дыхательной системы у родившихся раньше срока младенцев. Моноксид азота также проявляет значительное противобактериальное действие, объясняющееся тем, что он обладает неспаренным электроном, а свободные радикалы характеризуются высокой биологической активностью. Клетки иммунной системы человека сами производят NO для борьбы с патогенными инфекциями. Также предполагается, что моноксид азота представляет собой главный вазоактивный нейротрансмиттер, регулирующий мужскую эрекцию. Происходящее с возрастом понижение способности организма генерировать NO приводит к ослаблению эрекции, препараты, повышающие концентрацию этого газа в организме, ее усиливают.

Такая активность позволяет рассматривать NO как перспективного кандидата для разработки новых лекарственных препаратов, однако главная проблема адресной доставки этого вещества – его газообразное состояние. В последние годы биологическая совместимость металлоорганических каркасных структур, растворимых веществ, представляющих собой координационные полимеры, созданные из ионов металлов и конформационно жестких органических молекул, а также их способность к поглощению газообразных веществ привлекли внимание к этим системам как к потенциальным кандидатам для адресной доставки газообразных биологически активных веществ. Результаты новой работы демонстрируют новые возможности металлоорганических каркасов – исследователи показали, что выбранные ими трехмерные координационные полимеры могут запасать NO и медленно высвобождать его в нужном месте в течение беспрецедентно продолжительного интервала времени – такое длительное высвобождение может оказаться важным для антитромбогенного действия препарата.

Кристиан Серре (Christian Serre) отмечает элегантность и простоту нового метода для запасания и высвобождения больших количеств NO для борьбы с бактериальными инфекциями. По его словам, такая система может контролируемым образом высвобождать небольшое количество моноксида азота в течение длительного времени либо для борьбы с инфекциями, либо для ингибирования формирования тромбов.

Исследователи из группы Серре ранее изучали возможности металлоорганических каркасных структур на основе ионов железа и поликарбоксилатных лигандов; в новой работе они продемонстрировали, что NO прочно связывается с ионами железа, входящими в состав каркаса. Также было установлено, что частичное восстановление железа(III) до железа(II) увеличивает сродство металлоорганического каркаса к NO, что, в конечном итоге, и обеспечивает постепенное и биологически совместимое высвобождение моноксида азота. Регулирование размеров пор металлоорганического каркаса и соотношения количества ионов железа в разных степенях окисления может использоваться для оптимизации скорости высвобождения газообразного вещества.

Возможность регулирования скорости высвобождения NO наряду с биоразлагаемостью и низкой токсичностью выбранных группой Серре металлоорганических каркасов может обеспечить применение новой системы в терапии или для создания косметических составов – обе этих задачи французские исследователи хотят решить в ближайшем будущем. В ближайших планах исследователей спектральное изучение высвобождения NO для более детального понимания поведения железосодержащих трехмерных координационных полимеров, загруженных моноксидом азота.

Источник: APL Materials, 2014; 2 (12): 124112 DOI: 10.1063/1.4904069

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #межмолекулярные взаимодействия, #химия полимеров