Công nghệ ‘búp bê Nga’ nano cung cấp hai loại thuốc vào những thời điểm khác nhau

Các nhà khoa học và nhà nghiên cứu đã làm việc chăm chỉ để phát triển phương pháp mới và tốt hơn để đưa thuốc vào cơ thể, giúp tăng hiệu quả, giảm tác dụng phụ tiềm ẩn. Các liposome nano, những túi nhỏ được tạo ra nhân tạo bao gồm dung dịch nước bao bọc bởi màng hai lớp phân tử lipid (chất béo), thường được sử dụng làm chất mang thuốc vì chúng linh hoạt, có thể phân hủy sinh học và không có khả năng gây ra phản ứng dị ứng.

Tuy nhiên, phương pháp tổng hợp liposome hiện tại hạn chế khả năng sản xuất các cấu trúc phức tạp và thường sản xuất liposome với một ngăn chứa thuốc duy nhất. Hiện nay, các nhà nghiên cứu từ Imperial College London (ICL) đã phát triển công nghệ tạo ra liposome với các ngăn bên trong các ngăn, cho phép kiểm soát tốt hơn nhiều quá trình phân phối thuốc.

Tiến sĩ Yuval Elani từ Khoa Kỹ thuật Hóa học của ICL và là tác giả liên hệ của nghiên cứu cho biết: “Giống như búp bê Nga, công nghệ của chúng tôi cho phép tạo ra các cấu trúc hạt trong hạt, với khả năng kiểm soát mọi đặc điểm của hạt, bao gồm cả thuốc hoặc vắc-xin được đóng gói bên trong mỗi hạt. Với nghiên cứu sâu hơn để tìm hiểu cách các hạt nano này tương tác với sinh vật sống, tiến bộ này có tiềm năng đáng kể trong việc cách mạng hóa cả liệu pháp, chẳng hạn như hóa trị liệu và vắc-xin”.

Tổng hợp kiến trúc ‘búp bê Nga’ của một ngăn trong ngăn khác, mà các nhà nghiên cứu gọi là ‘concentrisomes’, liên quan đến việc xếp lớp màng lipid bên ngoài lên màng lipid bên trong. Họ thực hiện điều này bằng cách kết hợp vi lưu chất, thao tác một lượng nhỏ chất lỏng bằng các kênh ở thang micromet và cái gọi là ‘hóa học nhấp chuột’, một kỹ thuật đơn giản sử dụng vật liệu ban đầu có sẵn để tạo ra sản lượng cao hợp chất mới.

Các concentrisome kết quả là cực nhỏ: rộng khoảng 200 nanomet. Để đưa ra một số bối cảnh, tóc người rộng khoảng 80.000 đến 100.000 nm; hầu hết protein rộng khoảng 10 nm, trong khi một loại vi-rút thông thường có chiều rộng khoảng 100 nm.

Elani cho biết: “Cũng giống như sự phức tạp về mặt cấu trúc của tế bào động vật khiến chúng có khả năng thực hiện các chức năng phức tạp, hạt nano phân chia thành từng ngăn cũng có thể được điều chỉnh để thể hiện các tính năng tiên tiến hơn”.

Các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát thành phần từng lớp lipid kép để tạo ra concentrisome do người dùng định nghĩa. Ví dụ, họ đã phát triển hệ thống trong đó một lớp phản ứng với nhiệt độ, tức là phản ứng với nhiệt, còn lớp kia thì không, do đó nội dung chỉ được giải phóng khi đạt đến một nhiệt độ nhất định.

Thông qua các thử nghiệm tiếp theo, họ chứng minh rằng màng concentrisome bên trong và bên ngoài có thể chứa các tải trọng thuốc khác nhau và giải phóng từng loại ở các giai đoạn khác nhau. Việc tiếp xúc concentrisome với nhiệt độ thấp khiến màng ngoài giải phóng tải trọng của nó; việc tiếp xúc liên tiếp với nhiệt độ cao khiến màng trong giải phóng. Thậm chí ấn tượng hơn nữa là khả năng thiết kế các concentrisome để tổng hợp các chất sinh hóa mới bên trong chính chúng, một lần nữa được kích hoạt bởi sự gia tăng nhiệt độ.

Khả năng cung cấp hai loại thuốc cùng lúc hoặc tại thời điểm khác nhau có tiềm năng làm thay đổi hoàn toàn các liệu pháp kết hợp hoặc việc sử dụng nhiều loại thuốc để điều trị một căn bệnh duy nhất. Công nghệ phân phối thuốc hiện đang ở giai đoạn chứng minh khái niệm và chưa được thử nghiệm trên sinh vật sống. Nghiên cứu trong tương lai tăng cường độ phức tạp về mặt kiến trúc của các thể trung tâm và sử dụng tải trọng khác nhau, chẳng hạn như vật liệu di truyền là cần thiết trước khi những phát hiện sơ bộ đầy hứa hẹn này có thể được chuyển thành ứng dụng thực tế.

Hà My