Наносомы: строение, свойства и применение¶

Наносомы — это наноразмерные липидные везикулы (частицы), состоящие из одной или нескольких липидных бислойных мембран, разделённых водными прослойками. Их диаметр обычно лежит в диапазоне от 50 до 500 нанометров. Наносомы относятся к классу коллоидных систем и рассматриваются как разновидность липосом, отличающаяся от последних способом получения и составом, обеспечивающим повышенную стабильность и биодоступность инкапсулированных веществ. Благодаря биосовместимости, способности включать как гидрофильные, так и липофильные соединения и относительно простому масштабированию производства наносомы широко исследуются в фармацевтике, косметологии и пищевой промышленности.

¶История и происхождение

Термин «наносомы» (от греч. nanos — «карлик» и soma — «тело») вошёл в научный оборот в конце 1980-х — начале 1990-х годов, когда начались активные работы по созданию коллоидных носителей для доставки лекарств. Идейной основой послужили исследования липосом, впервые описанных А. Бангхэмом в 1960-х годах. Однако классические липосомы обладали рядом недостатков: низкой стабильностью при хранении, быстрым выведением из кровотока и ограниченной ёмкостью по отношению к липофильным веществам.

Для преодоления этих ограничений были предложены технологии, основанные на использовании неионогенных поверхностно-активных веществ (например, полисорбатов) в сочетании с холестерином и другими липидами. Такие системы получили название наносом. Значительный вклад в их изучение внесли исследовательские группы в Европе и Индии, где наносомы стали популярным объектом работ по трансдермальной и пероральной доставке.

¶Строение и состав

Основу наносомы образует липидный бислой, в который включены:

• неионогенные ПАВ (чаще всего полисорбат 60 или 80, а также производные сорбитана);
• холестерин, повышающий жёсткость мембраны и снижающий утечку содержимого;
• вспомогательные липиды (фосфатидилхолин, дицетилфосфат и др.);
• при необходимости — зарядообразующие компоненты для придания поверхности положительного или отрицательного заряда.

Внутренняя полость везикулы заполнена водной фазой, в которой могут растворяться гидрофильные вещества. Липофильные соединения встраиваются непосредственно в бислой. Такая двухфазная организация позволяет одновременно инкапсулировать вещества с разной растворимостью.

¶Классификация

По числу мембранных слоёв различают:

По размеру выделяют малые (до 100 нм), средние (100–200 нм) и крупные (свыше 200 нм) наносомы. По заряду поверхности — нейтральные, анионные и катионные. Катионные наносомы чаще применяются для доставки нуклеиновых кислот, поскольку электростатически взаимодействуют с отрицательно заряженной ДНК или РНК.

¶Методы получения

К основным способам получения наносом относятся:

• метод тонкоплёночной гидратации — липиды растворяют в органическом растворителе, упаривают до плёнки, затем гидратируют водной фазой;
• метод инжекции эфира — органическую фазу вводят в водную при контролируемой температуре;
• метод обращения фаз — чередование нагрева и охлаждения эмульсии;
• метод гомогенизации под высоким давлением — используется для масштабирования и получения частиц заданного размера;
• сонikация — ультразвуковая обработка для уменьшения размеров и получения однослойных везикул.

После формирования наносомы часто подвергают экструзии через поликарбонатные мембраны с заданным диаметром пор, что позволяет стандартизировать размер частиц.

¶Свойства

Ключевые характеристики наносом:

• Размер и распределение по размеру — определяют поведение в биологических средах и скорость выведения.
• Дзета-потенциал — характеризует заряд поверхности и стабильность дисперсии.
• Эффективность инкапсуляции — доля вещества, включённого в везикулу.
• Стабильность — устойчивость к агрегации, окислению липидов и утечке содержимого при хранении.
• Биосовместимость и биодеградируемость — большинство используемых липидов метаболизируются в организме.

Наносомы способны проникать через кожные барьеры, что отличает их от многих других коллоидных носителей и делает перспективными для трансдермального применения.

¶Применение

¶Фармацевтика

Наносомы используются как носители для доставки лекарственных средств: противовоспалительных, противоопухолевых, противомикробных и противовирусных препаратов. Инкапсуляция позволяет снизить токсичность, защитить нестабильные вещества от разрушения и обеспечить пролонгированное высвобождение. Отдельное направление — вакцинные адъюванты и доставка генетического материала.

¶Косметология

В косметической отрасли наносомы применяются для включения витаминов (A, C, E), антиоксидантов, растительных экстрактов и увлажняющих компонентов. Считается, что они улучшают проникновение активных веществ в глубокие слои кожи и повышают их устойчивость к окислению.

¶Пищевая промышленность

Исследуется использование наносом для инкапсуляции витаминов, ароматизаторов, антиоксидантов и пробиотиков с целью повышения их стабильности и контролируемого высвобождения в продуктах питания.

¶Преимущества и ограничения

Преимущества:

• возможность инкапсуляции разнородных по растворимости веществ;
• повышение биодоступности;
• защита нестабильных соединений;
• относительная простота модификации поверхности.

Ограничения:

• склонность к агрегации и окислительной деградации липидов;
• ограниченная эффективность инкапсуляции гидрофильных веществ;
• сложность масштабирования с сохранением характеристик;
• необходимость тщательного контроля стерильности для медицинского применения.

¶Перспективы исследований

Современные работы сосредоточены на создании «умных» наносом, способных высвобождать содержимое в ответ на изменение pH, температуры или присутствие ферментов. Развиваются направления таргетной доставки с использованием лигандов на поверхности везикул, а также гибридные системы, объединяющие липидные и полимерные компоненты. Отдельное внимание уделяется оценке безопасности наноматериалов и их взаимодействия с биологическими системами.