Наноструктурированные материалы для систем доставки лекарственных средств и тканевой инженерии

В последние годы исследования в области доставки лекарственных средств и тканевой инженерии достигли значительного прогресса благодаря практически неограниченным возможностям этих направлений в улучшении здоровья человека. Развитие нанотехнологий открывает возможности для систематического изучения, модификации и организации вещества на нанометровом уровне. Биоматериалы с наномасштабной структурой используют в качестве депо с контролируемым высвобождением лекарственных средств и искусственных матриксов для тканевой инженерии. Системы доставки лекарственных средств можно синтезировать с заданными составом, формой, размером и морфологией. Свойства их поверхности можно изменять для повышения растворимости, иммунологической совместимости и захвата клетками. К ограничениям существующих систем доставки лекарственных средств относятся недостаточная биодоступность, ограниченная эффективность адресной доставки и потенциальная цитотоксичность. Перспективные универсальные системы доставки лекарственных средств наномасштабного уровня включают наночастицы, нанокапсулы, нанотрубки, наногели и дендримеры. Их можно использовать для доставки как низкомолекулярных лекарственных средств, так и различных классов биомакромолекул, включая пептиды, белки, плазмидную ДНК и синтетические олигодезоксинуклеотиды. Если традиционные каркасы для тканевой инженерии создавались на основе гидролитически разрушающихся макропористых материалов, то современные подходы делают акцент на управлении поведением клеток и формированием тканей с помощью наномасштабного рельефа, близко имитирующего естественный внеклеточный матрикс (ВКМ). Представление о естественном ВКМ как о многофункциональном нанокомпозите побудило исследователей разрабатывать нанофиброзные каркасы методами электроспиннинга или самосборки. Было показано, что нанокомпозиты, содержащие нанокристаллы, стимулируют активное образование костной ткани. Доставка лекарственных средств и тканевая инженерия — тесно связанные области. Фактически тканевую инженерию можно рассматривать как частный случай доставки лекарственных средств, при котором целью является контролируемая доставка клеток млекопитающих. В свою очередь, контролируемое высвобождение терапевтических факторов повышает эффективность тканевой инженерии. С точки зрения материаловедения и носители лекарственных средств, и каркасы для тканевой инженерии должны быть биосовместимыми и биоразлагаемыми. Биологические функции инкапсулированных лекарственных средств и клеток можно значительно усилить, создавая биоматериалы с заданной организацией на нанометровом уровне. В настоящем обзоре обобщены последние достижения в применении наноструктурированных материалов для доставки лекарственных средств и тканевой инженерии.