Физики создали "умные" микрогелевые частицы

Их можно использовать, в частности, для адресной доставки лекарств.

 

Физики разработали микрогелевые частицы, состоящие из двух типов полимеров, и детально изучили свойства. Они могут менять размеры и другие свойства при изменениях температуры и кислотно-щелочного баланса. Об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда. Результаты исследования опубликовал Journal of Colloid and Interface Science.

"Полимерные микрогели, реагирующие на воздействие окружающей среды, можно применять для доставки лекарств и стабилизации эмульсий, в качестве строительных элементов для мембранных материалов и фотонных кристаллов, для проведения химических реакций на границе сред. Понимание и предсказание внутренней структуры микрогелей важно для дальнейшего изучения и расширения области их использования", – рассказала Елена Кожунова, старший научный сотрудник МГУ им. Ломоносова и один из авторов исследования.

За последнее десятилетие ученые создали несколько принципиально новых методов лечения рака и других болезней, в основе которых лежат различные органические или неорганические наночастицы. В некоторых случаях они участвуют в уничтожении опухоли или ликвидации источника болезни непосредственно, выступая в качестве своеобразной "мишени", на которую наводятся или иммунные клетки, или излучение лазера.

В других случаях наночастицы служат лишь средством доставки лекарств и токсинов. Благодаря этому можно усилить эффективность работы этих веществ и снизить их дозу. Роль подобных контейнеров для доставки препаратов могут играть самые разные органические структуры, которые имитируют компоненты клеток, а также неорганические соединения, невидимые для иммунитета.

Кожунова и ее коллеги создали новый тип подобных структур, способных избирательно менять свои свойства в зависимости от того, в какой среде они находятся. Они представляют собой пористые конструкции, которые состоят из двух разных типов полимерных молекул, похожих по своим свойствам на гидрогели.

Свойства этих полимеров ученые подобрали таким образом, что их комбинация образует своеобразную сетку, размеры ячеек в которой могут сильно меняться в зависимости от температуры окружающей среды и ее кислотности. Благодаря этому подобные частицы могут удерживать в себе молекулы лекарств или реагентов в одной среде и выпускать их наружу при попадании в другие условия.

Получив набор подобных частиц из смеси полиакрила и полимера PNIPA, физики детально изучили их свойства и внутреннюю структуру при помощи рентгеновского излучения и компьютерного моделирования. Оказалось, что созданные физиками частицы могут находиться в четырех разных состояниях в зависимости от температуры и кислотности окружающей среды.

В будущем ученые планируют использовать полученные микрогели и в других задачах. В частности, внутри полимерной частицы можно проводить сложные химические реакции. Компьютерная модель поведения полимеров позволит максимально точно рассчитать параметры работы такого нанореактора, подытожили ученые.