Наночастицы нитрида бора – перспективная основа для доставки лекарств в раковые опухоли

Ученые Университета МИСИС установили, что наиболее перспективной платформой для доставки лекарств при онкозаболеваниях может стать наночастица нитрида бора (BN). Исследования показали, что полезное вещество и носитель образуют прочную связь, тем самым обеспечивая надежную основу для улучшения систем таргетной терапии.

Для снижения нагрузки на организм в период онкотерапии необходима прямая доставка противоопухолевых препаратов в пораженные участки, так как кислая среда желудочно-кишечного тракта может сделать лекарства неэффективными до того, как они достигнут клеток-мишеней. Однако большинству лекарств не хватает способности воздействовать на определенные раковые клетки, что требует разработки безопасных носителей и таргетных подходов.

Рибофлавин, или витамин B2, играет жизненно важную роль в различных клеточных процессах, включая метаболизм липидов, кетоновых тел, углеводов и белков. При патологических состояниях, в том числе при онкозаболеваниях, метаболизм и накопление B2 в пораженных тканях усиливается.

«Доставить рибофлавин в конкретную опухоль можно с помощью наночастиц-носителей. Они должны быть биосовместимыми, иметь большую площадь и в нужный момент способны высвободить лекарство со своей поверхности. Молекуле витамина В2, благодаря изоаллоксазину в составе, легче прикрепляться к поверхности наноматериалов. В том числе и к поверхностям нанотрубок из нитрида бора (BN), которые в концентрациях ниже 100 мг/л могут безопасно использоваться в медицинских целях», — сказала соавтор исследования к.т.н. Кристина Котякова, научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» Университета МИСИС.

Эксперименты показали, что мезопористый гексагональный нитрид бора (h-BN)  является многообещающей системой доставки лекарств с рН-чувствительным высвобождением терапевтических агентов для воздействия на раковые опухоли и их разрушения. Подробно результаты исследования описаны в научном журнале International Journal of Molecular Sciences (Q1).

«Для доставки лекарств в организм необходимо обеспечить эффективное взаимодействие между активными компонентами и их носителями. Одним из технических решений является использование наночастиц нитрида бора в качестве носителя для витамина В2. Однако, наличие вакантных дефектов азота в решетке нитрида бора может оказать влияние на структурную и функциональную целостность комплекса. Именно такая нестабильность может вызвать нежелательную зарядку рибофлавина, что негативно скажется на эффективности лекарства. Чтобы избежать этих негативных последствий, необходимо контролировать структурную целостность нитрида бора, а также понимать как происходит связывание между ним и витамином В2. Только так можно обеспечить эффективное взаимодействие и доставку лекарств в организм», — подчеркнула автор исследования к. ф.-м. н. Любовь Антипина, старший научный сотрудник лаборатории цифрового материаловедения НИТУ МИСИС.

С помощью вычислений на суперкомпьютере, предоставленном лабораторией «Моделирования и разработки новых материалов» НИТУ МИСИС и Объединенным суперкомпьютерным центром РАН, учёным удалось установить, что наиболее прочная связь и стабильная конфигурация молекулы рибофлавина достигается при параллельном выравнивании с поверхностью гексагонального нитрида бора с вакансиями азота. Исследования параметров структур и устойчивости конструкций финансировались Российским научным фондом (№ 21-79-10411).