«Стелс»-наночастицы типа «корона–ядро», модифицированные полиэтиленгликолем (ПЭГ): влияние короны (длины цепей ПЭГ и поверхностной плотности) и состава ядра на фагоцитарное поглощение и адсорбцию белков плазмы

Наночастицы, поверхность которых покрыта цепями полиэтиленгликоля (ПЭГ), рассматриваются как лекарственные системы с длительной циркуляцией в крови, потенциально пригодные для внутривенного введения препаратов. Учитывая важность взаимодействия белков с вводимыми коллоидными носителями лекарственных средств для определения их дальнейшей судьбы в организме, мы исследовали адсорбцию белков плазмы на биоразлагаемых наночастицах из полимолочной кислоты (PLA), поли(молочной и гликолевой кислот) (PLGA) и поли(ε-капролактона) (PCL), покрытых ПЭГ, с использованием двумерного гель-электрофореза (2-D PAGE). Была приготовлена серия наночастиц типа «корона–ядро» размером 160–270 нм на основе блок-сополимеров PEG-PLA, PEG-PLGA и PEG-PCL, а также смесей PEG-PLA:PLA. Молекулярную массу ПЭГ изменяли в диапазоне от 2000 до 20 000 г/моль, а частицы получали при различном содержании ПЭГ. Это позволило изучить влияние толщины и плотности короны ПЭГ, а также природы ядра (PLA, PLGA или PCL) на конкурентную адсорбцию белков плазмы, дзета-потенциал и поглощение частиц полиморфноядерными клетками (PMN). Исследования методом 2-D PAGE показали, что адсорбция белков плазмы на наночастицах PLA, покрытых ПЭГ, в значительной степени зависит как от молекулярной массы ПЭГ, то есть длины цепей ПЭГ на поверхности частиц, так и от содержания ПЭГ в частицах, то есть плотности цепей ПЭГ на их поверхности. Независимо от толщины и плотности короны качественный состав профилей адсорбированных белков плазмы был очень сходным, что указывает на адсорбцию, обусловленную взаимодействием с поверхностью PLA, в разной степени защищённой цепями ПЭГ. Основными белковыми фракциями на гелях были альбумин, фибриноген, IgG, лёгкие цепи иммуноглобулинов, а также аполипопротеины apoA-I и apoE. Для частиц PEG-PLA45K с различной молекулярной массой ПЭГ максимальное снижение адсорбции белков наблюдалось при молекулярной массе ПЭГ 5000 г/моль. Для наночастиц с содержанием ПЭГ от 0,5 до 20 мас. % пороговым значением, обеспечивающим оптимальную устойчивость к адсорбции белков, оказалось содержание ПЭГ 2–5 мас. %. При увеличении содержания ПЭГ в наночастицах более 5 мас. % дальнейшего снижения адсорбции белков не происходило. Результаты изучения фагоцитоза полиморфноядерными клетками методом хемилюминесценции и данные о дзета-потенциале хорошо согласовывались с этими наблюдениями: для одновременного обеспечения эффективной стерической стабилизации и предотвращения поглощения частиц полиморфноядерными клетками был необходим тот же порог поверхностной плотности ПЭГ. Если предположить, что все цепи ПЭГ перемещаются на поверхность, это соответствует расстоянию около 1,5 нм между двумя цепями ПЭГ, прикреплёнными к поверхности одним концом, в пределах покрывающей «щётки». Частицы из сополимеров PEG5K-PLA45K, PEG5K-PLGA45K и PEG5K-PCL45K позволили изучить влияние ядра на адсорбцию белков плазмы при постоянных остальных параметрах — толщине и плотности короны. Профили адсорбции хорошо совпадали по качественному составу. Лишь несколько белковых фракций присутствовали исключительно на одном из типов наночастиц. Однако количество адсорбированных белков существенно различалось между частицами. Исследования in vivo могут помочь установить роль типа и количества адсорбированных белков в дальнейшей судьбе наночастиц после внутривенного введения с учётом природы их ядра. Эти результаты могут быть полезны при разработке биоразлагаемых носителей лекарственных средств для внутривенного введения, обеспечивающих длительную циркуляцию, устойчивость к адсорбции белков и низкий уровень фагоцитарного поглощения.