Барьер, державший мозг в изоляции: наночастицы нашли безопасный путь доставки лекарств через нос

Доставка лекарств в мозг остаётся одной из самых сложных задач современной медицины, особенно когда речь идёт о лечении нейродегенеративных и воспалительных заболеваний. Учёные предложили решение, которое позволяет обходить гематоэнцефалический барьер и доставлять препараты напрямую, минуя инъекции и хирургические вмешательства. Новый подход основан на использовании управляемых наночастиц, вводимых через нос. Об этом сообщает ТАСС.

Фото: Flickr by U.S. Army DEVCOM, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/

Американский военный химик экспериментирует с наночастицами

Как работает доставка лекарств через обонятельную систему

Один из наиболее перспективных маршрутов доставки препаратов в мозг связан с обонятельными рецепторами. Они напрямую связаны с центральной нервной системой и позволяют транспортировать активные вещества, минуя защитные барьеры организма. Именно поэтому этот путь давно рассматривается как альтернатива системным инъекциям, особенно при терапии заболеваний, затрагивающих глубинные структуры мозга.

Интерес к таким методам подогревается и фундаментальными исследованиями работы мозга. Например, учёные всё чаще обращают внимание на то, как состояние нейронных сетей меняется в разные фазы активности и покоя. Эти данные помогают точнее оценивать, когда и как лекарственное воздействие может быть наиболее эффективным.

Конструкция наноактуаторов: принцип "ядро-оболочка"

Исследователи из Томского политехнического университета в составе международной коллаборации предложили использовать специальные наноактуаторы, созданные по схеме "ядро-оболочка". Внутреннее ядро выполнено из феррита марганца — материала с выраженными магнитными свойствами. Внешняя оболочка представляет собой тонкий слой сегнетоэлектрического первоксита, способного менять характеристики под действием электрического поля.

Такое сочетание материалов обеспечивает сильный магнитоэлектрический отклик. Под воздействием внешнего магнитного поля частица начинает работать как миниатюрный стимулятор, генерируя локальные электрические сигналы. Это позволяет не просто доставлять лекарство, но и мягко воздействовать на клетки мозга.

"Ученые Томского политехнического университета в составе научной коллаборации создали наноактуаторы для транспортировки лекарственных препаратов в мозг с помощью обонятельных рецепторов", — говорится в сообщении Минобрнауки РФ.

Дистанционное управление и безопасность технологии

Ключевой особенностью разработки стала возможность беспроводного управления. Для активации наноактуаторов используется внешнее магнитное поле в дозах, безопасных для тканей. Это принципиально отличает технологию от инвазивных методов стимуляции, где требуется прямое вмешательство в мозг.

"Результаты исследований показали, что разработка политехников обладает точно направленным действием и может управляться дистанционно под действием безопасных доз магнитного поля", — отмечается в сообщении.

Важную роль сыграл и сам процесс синтеза наночастиц. Он проводится без высокотемпературного отжига, что снижает риск образования крупных частиц, способных застревать в тканях.

"Это позволяет минимизировать образование крупных частиц, что затрудняло бы их дальнейшее направленное движение", — отметил руководитель исследования, ведущий научный сотрудник ТПУ Роман Чернозем.

Эксперименты: от клеток к живым организмам

Эффективность и биосовместимость наноактуаторов проверялись на нескольких уровнях. Сначала исследования проводились in vitro на культурах клеток человеческого мозга. Затем — ex vivo на срезах гиппокампа мышей, а финальным этапом стали эксперименты in vivo на обонятельной системе животных.

Результаты показали, что наночастицы активно поглощаются нейронами и ускоряют доставку лекарств из носовой полости в мозг. При этом функции слизистой оболочки носа не нарушаются, что критически важно для потенциального клинического применения.

Потенциальные области применения

Разработка может найти применение при лечении болезни Альцгеймера, Паркинсона, последствий инсульта и черепно-мозговых травм. Кроме того, технология перспективна для доставки нейропротекторов и противоопухолевых препаратов. В долгосрочной перспективе такие решения могут дополнить и другие направления нейротехнологий, включая разработки в области управляемого воздействия на мозг, о чём ранее шла речь в контексте того, как управлять мозгом без фантастики.

Исследование поддержано грантами Минобрнауки России и Российского научного фонда. В проекте участвовали учёные из России, Португалии и Китая, а результаты опубликованы в журнале Journal of Controlled Release.

Сравнение: классические методы и назальная нанодоставка

Традиционные способы доставки лекарств в мозг чаще всего опираются на системное введение препаратов или инвазивные процедуры. В первом случае значительная часть действующего вещества теряется, не достигая цели. Во втором — возрастает риск осложнений.

Назальная нанодоставка принципиально отличается. Она не требует хирургического вмешательства, обеспечивает более точное воздействие и снижает общую нагрузку на организм. Дополнительным преимуществом наноактуаторов становится возможность активного управления и стимуляции тканей.

Плюсы и минусы технологии

Технология выглядит многообещающе, но имеет как сильные стороны, так и ограничения. Ниже приведены ключевые аспекты, которые важно учитывать.

К преимуществам относятся:

• неинвазивный способ доставки через нос;

• дистанционное управление с помощью магнитного поля;

• высокая биосовместимость;

• потенциал для лечения широкого спектра неврологических заболеваний.

Среди ограничений:

• отсутствие клинических испытаний на людях;

• необходимость строгого контроля размеров и свойств наночастиц;

• сложность масштабирования производства.

Советы по внедрению нанотехнологий в медицине

Перед переходом к клиническому применению важно соблюдать последовательность шагов.

1. Провести расширенные доклинические исследования с разными типами лекарств.

2. Оценить долгосрочную безопасность при повторном применении.

3. Разработать стандарты промышленного производства.

4. Подготовить клинические протоколы для медицинских учреждений.

Популярные вопросы о нанодоставке лекарств в мозг

Как выбрать подходящий способ доставки препарата в мозг?

Выбор зависит от заболевания, свойств лекарства и требуемой точности воздействия. Назальная доставка подходит там, где важна минимальная инвазивность.

Насколько безопасны наночастицы для нервной системы?

По текущим данным, разработанные наноактуаторы не нарушают функции тканей и хорошо поглощаются нейронами, однако клинические испытания ещё предстоят.

Что лучше: инъекции или доставка через нос?

Назальный путь менее травматичен и позволяет обходить защитные барьеры, но подходит не для всех препаратов и требует специализированных носителей.