Ученые из МФТИ и ИТМО создают капсулы для таргетной доставки лекарств
24.03.2021
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) и Национального исследовательского университета ИТМО, изучая процесс образования и роста кристалла цианурата меламина из простых молекул в более сложные, приблизились к созданию капсулы для адресной доставки лекарств.
Результаты работ опубликованы на сайте журнала Crystal Growth & Design.
Ассоциация молекул цианурата меламина, другими словами, объединение молекул из простых в сложные, происходит сходным образом с формированием ДНК. Именно это его свойство позволяет ученым эффективнее проводить эксперименты по адресной доставке лекарственных препаратов.
Адресной доставкой лекарств называют метод, благодаря которому тот или иной препарат попадает в заданную область организма, органа или клетки. Для этого ученые занимаются созданием «умных» молекул, которые способны находить так называемые «мишени» — пораженные клетки или ткани в нашем организме. Благодаря такому методу лечения существенно снижаются побочные эффекты лекарственного препарата на остальные органы и ткани человеческого организма.
Как выяснилось в ходе эксперимента, процесс формирования и внешний вид кристалла цианурата меламина можно регулировать, меняя соотношение разных компонентов.
По ее словам, в качестве дальнейших экспериментов ученые планируют провести и другие модельные испытания с разными органическими молекулами, например, с антибиотиками по типу тетрациклина.
Подобные исследования во многом удается проводить благодаря суперкомпьютерам, которые находятся в МФТИ. В проведении эксперимента с кристаллами цианурата меламина был задействован метод суперкомпьютерного атомистического моделирования. Это позволяет численно описывать и предсказывать поведение каждого отдельного атома в небольшом объеме вещества. По словам заместителя заведующего лабораторией суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ Никиты Орехова, с вычислительной точки зрения, это очень ресурсоемкие методы, которые требуют использования высокопроизводительных машин, способных для решения одной задачи задействовать одновременно сотни и даже тысячи отдельных процессоров.
Результаты работ опубликованы на сайте журнала Crystal Growth & Design.
Ассоциация молекул цианурата меламина, другими словами, объединение молекул из простых в сложные, происходит сходным образом с формированием ДНК. Именно это его свойство позволяет ученым эффективнее проводить эксперименты по адресной доставке лекарственных препаратов.
Адресной доставкой лекарств называют метод, благодаря которому тот или иной препарат попадает в заданную область организма, органа или клетки. Для этого ученые занимаются созданием «умных» молекул, которые способны находить так называемые «мишени» — пораженные клетки или ткани в нашем организме. Благодаря такому методу лечения существенно снижаются побочные эффекты лекарственного препарата на остальные органы и ткани человеческого организма.
Как выяснилось в ходе эксперимента, процесс формирования и внешний вид кристалла цианурата меламина можно регулировать, меняя соотношение разных компонентов.
Мы рассматривали процесс образования супермолекулярного комплекса цианурата меламина. Его образование напрямую зависит от локальной концентрации компонентов. Оказалось, что именно контроль пропорций позволяет нам управлять ростом кристаллов и внедрять в них другие вещества,— рассказал соавтор исследования и куратор образовательных программ НОЦ Инфохимии Университета ИТМО Александра Тимралиева.
По ее словам, в качестве дальнейших экспериментов ученые планируют провести и другие модельные испытания с разными органическими молекулами, например, с антибиотиками по типу тетрациклина.
Подобные исследования во многом удается проводить благодаря суперкомпьютерам, которые находятся в МФТИ. В проведении эксперимента с кристаллами цианурата меламина был задействован метод суперкомпьютерного атомистического моделирования. Это позволяет численно описывать и предсказывать поведение каждого отдельного атома в небольшом объеме вещества. По словам заместителя заведующего лабораторией суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ Никиты Орехова, с вычислительной точки зрения, это очень ресурсоемкие методы, которые требуют использования высокопроизводительных машин, способных для решения одной задачи задействовать одновременно сотни и даже тысячи отдельных процессоров.
В данной работе, вооружившись одним из таких суперкомпьютеров, мы попытались выяснить, какие именно виды межмолекулярных взаимодействий отвечают за формирование в водном растворе первичного нуклеуса цианурата меламина — той наноразмерной группы молекул, из которой впоследствии и будет расти кристалл. В наших будущих исследованиях эти данные будут полезны для более детального понимания процессов, происходящих при формировании оболочек из цианурата меламина или близких по строению супермолекулярных комплексов вокруг интересующих нас биоорганических молекул,— подчеркнул ученый.
