Разработаны магнитные микророботы с фолиевой кислотой для целевой доставки лекарств в организм

Для решения этой проблемы исследователи из группы, опубликовавшей свои результаты в журнале Cyborg и Bionic Systems, представили новую стратегию использования микророботов, нацеленных на раковые клетки, с помощью молекулы фолиевой кислоты (ФА). Это позволяет облегчить поглощение лекарств раковыми клетками путем использования механизма, основанного на взаимодействии рецепторов и лигандов, известных как рецепторно-лигандное опосредованное эндоцитоз.

Такая система доставки лекарств имеет способность обнаруживать раковые клетки с помощью магнитных полей и доставлять загруженные препараты в цитоплазму клеток путем эндоцитоза.

Микророботы продемонстрировали впечатляющие достижения в различных областях, включая минимально инвазивную хирургию, доставку лекарств, реставрацию окружающей среды и тканевую инженерию. Применение магнитных полей является широко распространенным методом благодаря его безопасности для биологических систем, способности глубоко проникать в ткани и обеспечивать высокий уровень контроля во времени и пространстве.

Однако возникают практические проблемы, когда микророботы, предназначенные для доставки лекарств, способны доставить их только к клетке, не обеспечивая проникновение препаратов внутрь клеток. Это ограничение может негативно сказываться на эффективности лечения, поскольку лекарства не могут достичь целевых мест внутри клеток.

Для повышения эффективности использования лекарств необходимо оснастить микророботов новыми точными механизмами. Исследователи внедрили фолиевую кислоту (ФА) в структуру микророботов, чтобы улучшить их способность конкретно нацеливаться на раковые клетки и взаимодействовать с ними для принятия лекарств. Благодаря селективной сверхэкспрессии рецептора ФА на поверхности раковых клеток, ФА обеспечивает возможность активного поглощения лекарств раковыми клетками через рецепторно-лигандное опосредованное эндоцитоз.

Была разработана система магнитных микророботов, состоящая из биоразлагаемых наночастиц гелевого метакрилоила (GelMA) с загрузкой наночастиц ABF и Fe@ZIF-8 (MOF) с добавлением фолиевой кислоты (FA). Для раковой терапии можно использовать гидрогелевую сеть микророботов для загрузки терапевтических препаратов, таких как DOX. С помощью вращающегося внешнего магнитного поля микророботы могут быть перемещены и закреплены в пораженной области, чтобы обеспечить накопление терапевтических препаратов вокруг клеток.

Полное связывание фолиевой кислоты (FA) на поверхности микророботов и фолат-рецепторов (FR) на поверхности раковых клеток может вызвать эндоцитоз, позволяя MOF (FA) и DOX проникнуть внутрь клеток. Сосредоточение микророботов вблизи клеток улучшает взаимодействие между рецепторами и лигандами, что повышает терапевтическую эффективность.

Результаты исследования показали, что микророботы, содержащие фолиевую кислоту (ФА), обладали более выраженной способностью ингибировать клетки по сравнению с микророботами без ФА. Таким образом, система доставки лекарств ABF-MOF(FA), которая комбинирует магнитные манипуляции и активное таргетирование с помощью фолиевой кислоты, представляет перспективу для применения в лечении рака.

В тестах на способность инкапсуляции препарата кривая высвобождения показала, что микророботы на основе гелевого метакрилоила (GelMA) обладают определенной способностью инкапсулировать препарат и высвобождать лекарства. Целевая способность фолиевой кислоты была подтверждена анализом MTT и экспериментами по окрашиванию живых и мертвых клеток в режиме реального времени.

Кроме того, эксперименты по управлению движением и клеточные исследования подтвердили, что магнитные микророботы могут быть точно направлены с помощью магнитного поля и выполнять специфические задачи. Кроме того, фолиевая кислота, содержащая препарат DOX и нацеленная на магнитные микророботы, продемонстрировала заметный антираковый эффект в течение 24 часов после направления в целевую область с использованием магнитного поля.