Мы сталкиваемся с клапанами каждый день, будь то водопроводный кран, карбюратор автомобиля или камера велосипедной шины. Клапаны также присутствуют в мире нанотехнологий. Группа исследователей под руководством Дж. Фрейзера Стоддарта и Джеффри И. Зинка из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала новый наноклапан. Теперь ученые выяснили, что в нем особенного: в отличие от предыдущих версий, которые функционировали только в органических растворителях, этот клапан работает в водной среде и в физиологических условиях, что является необходимым условием для любого применения в качестве ворот для наноскопических агентов, переносящих лекарства. которые должны освободить свой груз в нужном месте и в нужное время.
Для того, чтобы фармацевтические препараты воздействовали только на пораженный орган-мишень, необходима подходящая наноупаковка, которая доставляет лекарство в целевую область и высвобождает его только там. Одним из примеров хорошего наноскопического упаковочного агента является крошечная сфера из пористого кремнезема. Его поры могут быть заполнены лекарством и закрыты крошечными управляемыми клапанами.
Ученые прикрепили молекулы в форме стержня к поверхности пористых сфер и заполнили поры гостевыми молекулами. При значениях pH от нейтрального до кислого они накладывали молекулы кукурбитурила на эти «стебли». Кукурбитурил представляет собой жирную кольцеобразную молекулу, напоминающую тыкву с полыми концами. Образовавшаяся надмолекулярная структура, напоминающая тыкву на вертеле и известная химикам как псевдоротаксан, блокирует поры, так что молекулы-гости не могут выйти. Наноклапан закрыт.
Если значение рН поднять до основного диапазона, то взаимодействие между «тыквами» и «вертелами» ослабевает, и тыквы отрываются, открывая поры. Теперь клапаны открыты, и гостевые молекулы могут выйти.
На данный момент молекулярные детали отдельных компонентов все еще нуждаются в настройке. Цель: очень небольшие различия в значениях pH между здоровой и пораженной тканью должны быть достаточными для переключения клапанов и высвобождения лекарства только в пораженных клетках.
Ссылка в журнале: pH-чувствительные супрамолекулярные наноформы на основе кукурбитурил-псевдоротаксанов. Angewandte Chemie International Edition 2008, 47, 2222-2226. doi: 10.1002/anie.200705211