КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-73-10173
НазваниеРазработка наноразмерных систем для доставки на основе тритиоациануровой кислоты для химически опосредованного высвобождения биологически активных соединений
Руководитель Пельтек Алексей, канд. физ.-мат. наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург
Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов
Ключевые слова системы доставки лекарственных препаратов, редокс-чувствительные системы доставки, наночастицы, малые интерферирующие РНК
Код ГРНТИ31.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
На сегодняшний день интенсивно развиваются различные системы доставки лекарственных препаратов на основе наночастиц. Одними из наиболее перспективных являются системы, способные высвобождать загруженные соединения в ответ на различные химические или физические стимулы. Это в свою очередь позволяет значительно модифицировать фармакокинетику различных лекарственных соединений, повышая эффективность их применения и снижая побочные эффекты. Физические стимулы в подавляющем большинстве из себя представляют различного рода внешние стимулы, такие как лазерное излучение, ультразвук, переменное магнитное поле и другие, то есть позволяют вызвать высвобождение препарата из систем доставки путем воздействия на них извне организма. В то же время химические стимулы являются исключительно внутренними или экзогенными, например, наличие различных ферментов или значений рН, которые свойственны целевым клеткам или тканям. Однако не существует систем доставки, которые были бы способны высвобождать биологически активные соединения в ответ на экзогенные химические стимулы. Таким образом научная проблема, на решение которой направлен проект, заключается в разработке системы доставки, которая была бы способна высвобождать загруженные соединения в ответ на введение в организм специфических химических соединений. Таким образом целью проекта является разработка первой в мире системы доставки биологически активных соединений, способной высвобождать препарат в ответ на экзогенный химический стимул.
Ранее научным коллективом была впервые разработана редокс-чувствительная система доставки на основе наночастиц из тритиоциануровой кислоты (ТТЦК) [Nano Lett. 2023, 23, 23, 10811–10820]. Разработанные наночастицы отличаются простотой синтеза, высокой редокс-чувствительностью и биосовместимостью. В предлагаемом проекте предполагается использовать наночастицы из ТТЦК в качестве основы для создания системы доставки, способной высвобождать загруженные препараты в ответ на экзогенный химический стимул - ацетилцистеин. Сам по себе ацетилцистеин обладает высокой биосовместимостью и фармакокинетикой оптимально для того, чтобы вызвать разрушение наночастиц и последующее высвобождение загруженный соединений из части на основе ТТЦК in vivo.
В рамках реализации этого проекта будут разработаны редокс-чувствительные наночастицы, способные высвобождать загруженные соединения в ответ на введение в организм ацетилцистеина. Будет изучена возможность изменения фармакокинетики модельных соединений путем изменения свойств наночастиц, путей введения наночастиц, а также изменения дозировок экзогенного химического стимула (ацетилцистеина). Так как В качестве апробации разработанной системы доставки будет изучена возможность изменения эффективности доставки малых интерферирующих РНК против люциферазы с использованием ацетилцистеина в качестве экзогенного химического стимула.
Ключевым результатом проекта станет создание уникальной редокс-чувствительной системы доставки лекарственных препаратов, способной к изменению фармакокинетики биологически активных соединений в ответ на введение ацетилцистеина.
В случае успешной реализации проекта будет разработан принципиально новых подход к созданию стимул-чувствительных систем доставки лекарственных препаратов. Это в свою очередь внесет значительный вклад в развитие технологий связанных с высокотехнологичным здравоохранением. Проект является инновационным и перспективным шагом в области стимул-чувствительных систем доставки лекарственных препаратов, открывая новые возможности направления для их применения в медицине.
Ожидаемые результаты
Основным результатом данного проекта будет разработанный способ доставки и химически опосредованного высвобождения биологически активных соединений с помощью редокс-чувствительных носителей на основе ТТЦК. В ходе реализации проекта будут получены конкретные результаты:
1. Разработана система доставки биологически активных соединений на основе наночастиц из тритиоциануровой кислоты, а также, изучена ее способности высвобождать модельное соединение (флуоресцентный краситель Су5.5) в ответ на экзогенный химический стимул - ацетилцистеин.
2. Изучена возможность in vitro высвобождения флуоресцентных красителей в модельных клеточных линиях, влияние различных концентраций АЦЦ на скорость разрушения наночастиц в клетках, а также исследовано взаимодействие наночастиц на основе ТТЦК с клетками и их влияние на жизнеспособность клеток.
3. Разработан метод инкапсуляции миРНК в наночастицы на основе ТТЦК, обеспечивающий её защиту и стабильность в частицах, исследована кинетика высвобождения миРНК под действием АЦЦ и подтверждена ее биологическая активность и способность подавления экспрессии люциферазы in vitro.
4. Изучена фармакокинетика наночастиц на основе ТТЦК in vivo, изучено влияние дозировки наночастиц и АЦЦ на фармакокинетику загруженных модельных флуоресцентных красителей на моделях мышей, а также продемонстрирована возможность модуляции фармакокинетики в зависимости от дозировки АЦЦ.
5. Подтверждено накопление и высвобождение миРНК in vivo, а также ее функциональная активность в моделях мышей, изучено влияние АЦЦ на эффективность доставки миРНК и подавление целевого гена (люциферазы).
Научная значимость проекта заключается в создании принципиально нового подхода к доставке лекарственных препаратов с помощью наночастиц, основанного на использовании внешнего химического стимула. В отличие от существующих систем, которые используют физические или эндогенные химические стимулы, предлагаемая технология обеспечит уникальный уровень контроля над фармакокинетикой и фармакодинамикой препаратов благодаря использованию экзогенных химических стимулов. Это позволит решить важные задачи в области доставки генетического материала, цитостатиков и других терапевтических соединений, предлагая новое направление для разработки систем доставки лекарственных препаратов.
Общественная значимость результатов проекта заключается в их потенциале для решения социальных вызовов, связанных с лечением онкологических заболеваний, хронической боли и генетических нарушений. Применение редокс-чувствительных систем доставки позволит значительно повысить эффективность терапии, снизить частоту побочных эффектов и повысить доступность инновационных методов лечения для пациентов. Кроме того, проект укрепит научный и технологический потенциал Российской Федерации, создав задел для внедрения высокотехнологичных решений в практическое здравоохранение.
Проект также способствует достижению приоритетов Стратегии научно-технологического развития России, таких как развитие персонализированной медицины, рациональное использование лекарственных препаратов и продвижение инновационных технологий в биомедицине. Успешная реализация проекта создаст основу для коммерциализации разработанных систем доставки, их внедрения в клиническую практику и дальнейшего расширения возможностей российской фармацевтической промышленности.
Заявленные ожидаемые результаты являются выполнимыми, так как у руководителя и команды проекта имеется многолетний опыт в области синтеза наноматериалов для систем доставки лекарственных препаратов, а также их изучение in vitro и in vivo. В то же время плотное сотрудничество с Первым Санкт-Петербургским государственным медицинским университетом им. акад. И.П. Павлова позволит проводить разработку системы доставки препаратов с фокусировкой на дальнейшее практическое ее применение.