Gli scienziati sono impegnati da molto tempo con i sistemi di somministrazione dei farmaci. Sono stati creati molti "nano-carrelli" per la consegna del farmaco nel luogo desiderato, ma restano molte sfide, compreso impedire al medicinale di agire prima della consegna nel posto giusto in un corpo.

"Molti vettori esistenti incapsulano i farmaci attraverso le interazioni elettrostatiche a lungo raggio:il vettore attrae la medicina con carica opposta. Il nostro metodo non si occupa affatto dell'elettrostatica. Riempiendo il nanogel con le molecole ospiti, il loro bloccaggio nella cavità e l'ulteriore rilascio sono controllati dalla temperatura. Perciò, le medicine stesse possono essere sia cariche che neutre, " dice uno dei coautori russi dell'articolo, Professor Igor Potemkin.

Secondo gli autori, ci sono altri metodi per innescare il rilascio di farmaci, Per esempio, utilizzando un campo magnetico esterno. Ma in ogni caso, i ricercatori affrontano il problema dell'efficienza del rilascio del farmaco.

Gli scienziati hanno testato le nanocapsule di gel, che in precedenza erano sottovalutati come sistemi portanti. Il loro problema principale è che le capsule si attaccano insieme ai loro vicini (perdita di stabilità colloidale) durante la somministrazione del farmaco. Tale comportamento ha reso impossibile o inefficace la consegna. Gli scienziati hanno risolto questo problema creando un vettore, la cui cavità interna è circondata da due "membrane" di diversa struttura chimica, come un uovo con due gusci.

Il guscio poroso esterno svolge un ruolo protettivo stabilizzante e ostacola l'aggregazione delle nanocapsule, mentre i pori del guscio interno possono aprirsi e chiudersi a seconda della temperatura a causa delle interazioni variabili tra le sue unità monomeriche.

Durante il riempimento, i pori di entrambi i gusci sono aperti e il nanogel assorbe le molecole del farmaco come una spugna. Quindi la temperatura cambia e i pori del guscio interno si chiudono, e rinchiuso nella cavità, il farmaco è pronto per la consegna. Successivamente, i pori si riapriranno e le molecole ospiti verranno rilasciate solo nei luoghi dove la temperatura lo consente.

Il design del nanogel è stato ridotto alla sintesi di due gusci di nanogel di diverse strutture chimiche attorno al nucleo di silice. Al termine della sintesi, il nucleo è dissolto chimicamente, lasciando una cavità.

Inizialmente, i ricercatori non erano sicuri di come si sarebbe comportata la nanocapsula, se la sua cavità sarebbe rimasta stabile dopo la rimozione del nucleo di silicio o se sarebbe collassata. Inoltre, non sapevano se la dimensione del poro fosse sufficiente per assorbire la sostanza trasportata e rilasciarla, o se è stato bloccato in modo affidabile durante il trasporto. Però, in risposta alle variazioni di temperatura, i pori si aprivano e si chiudevano. Durante la consegna, il contenuto delle capsule era quasi completamente sicuro, e la forma della cavità interna non era solo stabile; è diventato anche più grande della dimensione iniziale del nucleo di silice.

La sintesi delle capsule di nanogel e le relative misurazioni sono state condotte in Europa, principalmente in Germania, e scienziati russi dell'Università statale di Mosca Lomonosov, Igor Potemkin e il suo collega Andrey Rudov, ha lavorato alla modellazione al computer che ha permesso ai ricercatori di studiare la dipendenza della struttura delle nanocapsule dalla temperatura. Anche, i fisici della Lomonosov Moscow State University hanno simulato un metodo di incapsulamento e rilascio delle molecole trasportate sotto variazione di temperatura.

In questa fase, il lavoro è preliminare e mira principalmente a dimostrare l'efficacia del concetto. Gli esperimenti sono stati condotti nell'intervallo di temperatura di 32-42°C. È leggermente superiore all'intervallo di temperatura favorevole per un essere umano, anche se in futuro, questo intervallo può essere facilmente ridotto, secondo Igor Potemkin.

La collaborazione scientifica continuerà per altri quattro anni. "Ci sono ancora molte domande, " dice lo scienziato. "Ad esempio, abbiamo osservato una struttura in cui una cavità non collassa poiché i pori sono chiusi. Ora, dobbiamo capire perché succede, come funziona la densità dell'effetto reticolazione degli strati, cioè., qual è la quantità minima di reticolante che non porta a un collasso della cavità, e così via."

Potemkin è sicuro che i nanocontenitori creati siano i vettori ideali per la somministrazione mirata di farmaci. Inoltre, la loro sintesi non è né complessa né molto costosa. Sebbene allo stato attuale della ricerca, è difficile determinare il costo preciso, i piani della collaborazione prevedono già la realizzazione della grande scala, produzione commercialmente accettabile di nanogel.