Uvolňování doxorubicinu řízené pH a stabilita v nanokapslích na bázi chitosanu a Eudragitu

Souhrn

Výzkum publikovaný v oblasti nanomedicíny popisuje, jak nanokapsle složené z chitosanu a polymeru Eudragit dokáží cíleně uvolňovat protinádorový lék doxorubicin (DOX) v kyselém prostředí nádorové tkáně (pH 5–6,5), zatímco v neutrálním pH krve (7,4) zůstávají stabilní a lék neuvolňují. Autoři využili pokročilé molekulární dynamiky k odhalení detailního mechanismu tohoto chování.

Klíčové body

Nanokapsle z chitosanu a Eudragitu jsou stabilní při pH 7, ale v kyselém prostředí dochází k jejich deformaci a uvolnění léku.
Při neutrálním pH je interakce mezi DOX a nosičem třikrát silnější díky většímu povrchu kontaktu a více než o 50 % více vodíkovým vazbám.
Protonace ionizovatelných skupin při nízkém pH způsobuje elektrostatické odpuzování, což destabilizuje nanokapsli.
Výsledky byly ověřeny jak metodou all-atom (AA-MD), tak hrubozrnné molekulární dynamiky (CG-MD), což potvrzuje robustnost modelu.
Práce poskytuje základ pro racionální návrh „chytrých“ nanokapslí pro cílenou léčbu rakoviny.

Podrobnosti

Výzkumníci analyzovali chování nanokapslí tvořených biokompatibilním polysacharidem chitosan a kopolymery Eudragit (často používanými v lékových formách pro jejich pH-závislé rozpouštění). Simulace ukázaly, že při pH 7 je průměrná hodnota RMSD (root-mean-square deviation), měřící strukturální stabilitu, nižší (5,25 nm) než při pH 5 (5,84 nm). Navíc při neutrálním pH dochází k výrazně silnější vazbě mezi DOX a nosičem – povrch kontaktu je téměř trojnásobný a počet vodíkových vazeb přesahuje hodnoty v kyselém prostředí o více než polovinu. Při poklesu pH se protonují aminoskupiny chitosanu a karboxylové skupiny Eudragitu, což vede k elektrostatickému odpuzování mezi částicemi nanokapsle. Tato síla způsobuje její roztažení a následné uvolnění léku. Díky shodě výsledků mezi AA-MD a CG-MD simulacemi lze tyto závěry považovat za spolehlivé i při různých úrovních modelovací detailnosti.

Proč je to důležité

Tento výzkum přispívá k pochopení fyzikálně-chemických principů, které řídí chování pH-reaktivních nanokapslí – klíčové platformy pro cílenou terapii rakoviny. Schopnost udržet lék stabilně v krevním oběhu a uvolnit jej až v nádorové tkáni snižuje systémovou toxicitu a zvyšuje účinnost léčby. Zároveň poskytuje výpočetní rámec pro návrh nových nanomateriálů s přesně laděnými vlastnostmi, což může urychlit vývoj další generace „chytrých“ lékových nosičů.

Číst původní článek

Zdroj: 📰 Nature.com