Согласно исследованию 2012 года, 90 процентов разрабатываемых лекарств не растворяются в организме должным образом или вообще не растворяются в организме. Металлоорганические каркасы, или MOF, представляют собой жесткие пористые структуры, состоящие из металла, связанного органическими лигандами. Исследуя нестабильные MOF, химик UM Адам Матцгер понял, что они могут работать как система доставки для этих видов лекарств.
«Нас поразило то, что пока все стремились к стабильным MOF, мы могли использовать то, что мы узнали о нестабильности MOF, чтобы получить разлагаемое вещество, которое будет быстро высвобождать лекарства. Это была действительно неожиданная находка », – сказал Мацгер, специалист Charles G. Овербергер, доцент химии и профессор макромолекулярной науки и техники.
По словам Матцгера, система доставки MOF использует одну стратегию доставки нерастворимых лекарств.
Стратегия состоит в том, чтобы доставить их в аморфной форме, а это означает, что лекарства не кристаллизуются. Как только лекарственные соединения кристаллизуются, они становятся менее растворимыми и, следовательно, менее биодоступными, что означает, что меньшее количество лекарства попадает в кровоток.
MOF способны удерживать эти лекарства в аморфном состоянии благодаря своей пористой структуре. В частности, MOF-5 выглядит как набор кубиков, уложенных друг на друга: изобразите бесконечно повторяющуюся трехмерную сетку. Когда исследователи загружают лекарство в эту сетку, поры в MOF разделяют молекулы лекарства, удерживая соединение в желаемом аморфном состоянии.
Исследователи ранее использовали полимеры для удержания лекарственных соединений в аморфном состоянии, но молекулы лекарства все еще могут мигрировать и кристаллизоваться в полимере, что влияет на растворимость и, следовательно, на то, сколько лекарства является биодоступным.
Поскольку MOF жестко удерживает молекулы лекарства, но быстро разлагается, дозировку лекарства легко контролировать, говорит Матцгер. Само соединение попадает в кровоток, в то время как MOF разлагается в организме.
Исследователи, в том числе научный сотрудник Кутуру Суреш, решили использовать MOF-5 по нескольким причинам. Во-первых, его металлический компонент – цинк, металл с низкой токсичностью, используемый во многих добавках, а органический компонент – кислота, называемая терефталевой кислотой.
Во-вторых, MOF-5 относительно нестабилен, что исследователи продемонстрировали в отдельной работе, в которой изучалась стабильность различных MOF.
«Что мы здесь делаем, так это увеличиваем растворимость, гарантируя стабильность дозировки», – сказал Мацгер. "Этот подход относительно универсален. Мы показываем это для трех препаратов, но тот факт, что поры слишком малы для образования кристаллов, будет верным для всех препаратов."