Валидация подхода МД-моделирования для мицелл, чувствительных к электрическому полю, и их применения для доставки лекарств.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2665 (2023) Цитировать эту статью

618 Доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

В текущей работе разработан новый тип мицелл, который имеет активную связь в ответ на внешние раздражители и желаемую растворимость в воде. Два гомополимера с орнаментом на концах, полистирол-бета-циклодекстрин (ПС-β-ЦД) и полиэтиленоксид-ферроцен (ПЭ-ФЭ), могут агрегироваться в супрамолекулярную мицеллу (ПС-β-ЦД/ПЭ-ФЭ) под действием гостя. взаимодействие с хостом. Наши результаты показали, что Леннард-Джонс и гидрофобные взаимодействия являются основными мощными силами процесса мицеллообразования. Установлено, что электрическое поле играет роль движущей силы в обратимой сборке-разборке мицеллярной системы. Более того, мы впервые исследовали взаимодействие мицелл PS-β-CD/PE-FE как системы доставки лекарств с противораковыми препаратами анастрозола (ANS) и митомицина C (MIC). Исследование полной энергии между мицеллами ПС-β-ЦД/ПЭ-ФЭ и лекарственными средствами позволяет прогнозировать благоприятный процесс адсорбции лекарственного средства (Etotal = - 638,67 и - 259,80 кДж/моль для комплексов Micelle@ANS и Micelle@MIC соответственно). . Наши результаты предлагают глубокое понимание процесса образования мицелл, реакции на электрическое поле и поведения мицелл при адсорбции лекарств. Это моделирование было выполнено с использованием классического молекулярно-динамического расчета.

В настоящее время большое внимание уделяется современным наносистемам для применения в наномедицине, особенно в области доставки лекарств. Эффективность противораковых препаратов часто снижается из-за нераспределенного распределения в клетках и тканях, некоторые из этих препаратов быстро метаболизируются или выводятся из организма. Следовательно, крайне важно использовать наноносители, которые правильно воздействуют на больные участки тела. Благодаря замечательному прогрессу в области научных материалов и фармацевтики стало использоваться большое количество наноносителей с разными размерами, архитектурой и свойствами поверхности. Среди таких полимерных наночастиц можно упомянуть металлооксидные каркасы, дендримеры, липосомы и мицеллы1,2. Объединение лекарств в мицеллярные ансамбли является подходящим способом повысить их терапевтический индекс и растворимость3,4. Полученные экспериментальные результаты показывают, что оптимизация функции и структуры полимерных мицелл дает хорошую формулу для разработки супрамолекулярных устройств, чувствительных к внутриклеточной среде, для применения в терапии рака и резистентного лечения рака с ограниченной сосудистой сетью. Относительно небольшой размер и возможность создания мицелл в больших масштабах являются их двумя непревзойденными преимуществами по сравнению с другими стратегиями доставки лекарств. Таким образом, мицеллярная система небольшого размера может существенно улучшить эффективность инкапсулированных молекул лекарства в организме. Это обеспечивает простоту рецептуры лекарств и простоту производства; другие современные системы доставки лекарств (DDS) сложны в изготовлении и имеют присущие им проблемы, которые препятствуют их стабильному и последовательному крупномасштабному производству. Эти два преимущества мицелл стимулировали их признание в качестве технологии изготовления лекарств первой линии5,6.

Анастрозол (ANS, рис. S1A) — хорошо известный противораковый препарат при лечении рака молочной железы7,8,9. АНС является ингибитором ароматазы, который снижает общий уровень эстрогена, а также блокирует превращение андрогенов в эстроген. К серьезным побочным эффектам препарата АНК относятся высокое кровяное давление, приливы, нарушение кровообращения и т. д.10,11.

Митомицин C (MIC, рис. S1B) представляет собой фактор алкилирования ДНК, который получил широкое внимание в различных областях исследований заболеваний, особенно в лечении рака12,13,14. Клинически его использовали для лечения различных видов рака, таких как колоректальный рак, рак легких, рак поджелудочной железы, рак желудка и т. д.15. Хотя МИК демонстрирует превосходный противоопухолевый эффект, его внутривенное введение необходимо проводить с осторожностью, чтобы предотвратить экстраваскулярную утечку в месте инъекции. Также необходимо внимательно следить за местом катетера, чтобы избежать возможного некроза из-за высокой токсичности, обусловленной неспецифической способностью к алкилированию ДНК. Все эти недостатки существенно ограничивают дальнейшее использование АНК и МИК в лечении рака. Поэтому в этом исследовании мы предложили соответствующую СДД, которая преобладает над такими ограничениями. Биодоступность лекарств относится к степени и скорости, с которой активное лекарство попадает в системный кровоток, обеспечивая тем самым доступ к месту действия, и частично зависит от его конструкции и производства. Плохая биодоступность лекарств в основном объясняется плохой растворимостью в воде/липидах и низкой проницаемостью плазматической мембраны16,17.