Онкологические заболевания остаются одной из ведущих причин смертности в мире. Химиотерапевтические препараты действуют неизбирательно, повреждая не только раковые, но и здоровые клетки, что вызывает тяжелые побочные эффекты. Ученые ищут более безопасные противоопухолевые средства среди веществ природного происхождения, например, соединений из растений, грибов и микроорганизмов. Однако у многих таких веществ есть серьезный недостаток: плохая растворимость в воде. Из‑за этого они плохо всасываются в организме и быстро выводятся, не давая нужного эффекта.
Чтобы решить эту проблему, соединения пытаются химически модифицировать, измельчать до наночастиц или готовить на их основе микроэмульсии. Но такие методы часто меняют структуру вещества, и оно теряет противоопухолевую активность. К тому же многие подходы требуют дорогостоящего оборудования, что затрудняет разработку новых лекарств.
Ученые Пермского Политеха и Института технической химии УрО РАН впервые в России исследовали способ повысить растворимость противоопухолевого соединения на основе бетулина — вещества из коры березы. Об этом порталу Наука Mail сообщила пресс-служба университета.
Бетулин сам по себе слабо активен против опухолей, но служит основой для создания менее токсичных, но эффективных соединений. Одно из таких производных — олеанановый метилизоксазол, подавляющий рост злокачественных клеток.
Для повышения растворимости без изменения структуры ученые использовали циклодекстрины — «молекулы‑ловушки». Их внутренняя часть отталкивает воду, а наружная хорошо растворяется в ней. Благодаря этому молекулы метилизоксазола проникают внутрь циклодекстринов, не выпадают в осадок в водной среде и лучше всасываются в организме.
В результате растворимость соединения удалось повысить в 5−10 раз, сохранив его структуру и противоопухолевую активность. Предложенная технология проста, не требует дорогого оборудования или токсичных реагентов — это позволит существенно снизить затраты при разработке новых препаратов. Статья опубликована в журнале «Химия. Экология. Урбанистика».
Мы взяли четыре вида таких молекул, которые сегодня широко применяются в фармацевтике. Далее смешали их с выбранным производным бетулина и перетерли полученную смесь в полутвердом (вязком) состоянии. Этот метод хорошо известен, не требует ни нагрева, ни дополнительных химических воздействий, которые могут повредить вещество или изменить его структуру, но для предложенного вещества еще не был изучен.
Ученые проанализировали образцы с помощью инфракрасной спектроскопии, что позволило выявить изменения структуры и образование новых химических связей с циклодекстрином. Убедившись в успешном смешивании, они измерили растворимость: приготовили водные растворы вещества разной концентрации и определили, при каком содержании оно еще растворяется, а при каком выпадает в осадок (и, соответственно, не будет всасываться).
В результате наблюдений мы выяснили, что производное без циклодекстрина растворяется только в очень маленьких количествах — от 0,1 до 0,2 миллиграмма на миллилитр воды. При этом полученные нами комплексы с циклодекстринами показали результат в 5−10 раз лучше — они стабильно растворяются в концентрациях до 1−2 миллиграммов на миллилитр.
Результаты исследования позволяют создавать новые противоопухолевые препараты на основе природных соединений. Раньше олеанановый метилизоксазол и подобные вещества не использовали в медицине из‑за плохой растворимости в воде. Теперь с помощью молекул‑носителей можно повысить их биодоступность без потери эффективности.
Предложенный метод выгоднее стандартных: он использует доступные компоненты, не требует сложного оборудования и многостадийных синтезов. Это снизит затраты на разработку лекарств — и повысит шансы вывести новые противоопухолевые препараты из лаборатории в производство.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ИИ улучшил модификацию дрожжей для фармакологии.
