Porézní nanočástice pro cílenou distribuci látek

Popis technologie


Název technologie: Porézní nanočástice pro cílenou distribuci látek
Motivace: Nanostrukturní porézní systémy jsou žádanými materiály s širokým rozsahem průmyslových aplikací. Nové systémy, které by navíc vykazovali nízkou toxicitu jsou více žádoucími. Naší hlavní motivací při vývoji takových porézních nanomateriálů odvozených z udržitelných netoxických přírodních látek byl fakt, že existuje velké množství aktivních farmaceutických látek (API, z anglického active pharmaceutical ingredient), které vykazují slibné biologické účinky v (pre)klinických studiích, ale jejich šance na finální klinické použití jsou nízké, což nakonec způsobuje vysokou cenu léčiv. API, ale také schválená léčiva, obvykle selhávají kvůli nízké biologické dostupnosti, stabilitě, selektivitě a s tím souvisejícími škodlivými vedlejšími účinky. Tyto nevýhody mohou být omezeny nebo odstraněny využitím cílených netoxických nosičů léčiv. Mimo medicinální aplikace, tyto chirální metalo-organické materiály mohou najít využití v potravinářském průmyslu, zemědělství, kosmetice, katalýze, či separacích.
Popis: Existuje množství různých nosných systémů, např., liposomy, polymery, porézní silikáty, či porézní nanokrystaly metalo-organických sítí (MOFs, z anglického metalo-organic frameworks). Vedle MOFs se nedávno objevila nová skupina porézních metal-organických materiálů – infinite coordination polymers (ICPs). Oproti ostatním, ICP částice poskytují možnost úprav jejich složení, velikosti a tvaru, a do jisté míry mají také dynamický charakter umožňující jejich strukturní reorganizace v závislosti na změnách vnějších podmínek (rozpouštědlo, pH, teplota, tlak atd.).

Navrhli jsme a syntetizovali množství steroidních ligandů. Jednoduchá kombinace ligandů s vybranými esenciálními či méně toxickými kovy za specifických reakčních podmínek vedla k velkému množství různých, převážně sférických, ICP nanočástic (Obr. 1A, 1B). Velikost částic se pohybuje v rozsahu od 100 nm do 5 μm s malým velikostním rozptylem (s průměrnou velikostí mezi 500 nm až 1 μm) v závislosti na použité soli kovu a reakčních podmínkách. Částice jsou převážně mezoporézní se specifickou povrchovou plochou dosahující až 550 m2/g. Úroveň jejich toxicity byla stanovena jako nízká na lidských hepatocytech a enterocytech. V případě studií s fluorescenčním steroidním ligandem jsme byli schopni sledovat pomocí fluorescenční mikroskopie příjem a akumulaci ligandu v 3D sféroidech hepatocytů (Obr. 1C). Steroidní částice jsou stabilní ve vodném prostředí, avšak na základě jejich struktury očekáváme, že budou také jednoduše biodegradabilní. Biologické vlastnosti stavebních bloků také předurčují jejich schopnost aktivně a pasivně penetrovat skrze biologické membrány.

Klíčovými výhodami steroidních ICPs v porovnání s jinými porézními nosnými systémy obecně jsou: 1) částice poskytují možnost úprav v podobě složení, velikosti a tvaru, tedy také jejich fyzikálně-chemických vlastností, 2) strukturní reorganizace vyvolaná změnami externích podmínek (rozpouštědlo, pH, teplota, tlak, atd.), 3) možná kontrola pozvolného uvolňování adsorbovaných molekul na základě pomalé desorpce nebo dekompozice nosiče, 4) nízká toxicita, biokompatibilita a cílení, 5) možnost povrchových modifikací umožňující další kontrolu stability, uvolnění molekul hostů, cílení, atd., 6) nižší produkční cena a udržitelnost.
Komerční využití: Steroidní ICPs vyvinuté na Masarykově univerzitě mohou najít mnohá uplatnění ve farmaceutickém průmyslu, např. jako bioaktivní cílené nosiče (např. jako komponenty dermálních farmakologických krémů a mastí, nebo pro cílení enterohepatální cirkulace), protizánětlivé a antimikrobiální činidla, antioxidanty, kontrastní činidla pro bio-zobrazování, adjuvanty vakcín atd. Jejich potenciál lze také vidět v podobě nosičů medicinálních potravinových doplňků, např. vitamín E, zinek, nebo látek pozitivně působících na játra – quercetine, hydroxytyrosol, resveratrol, či silibinin atd. V potravinářském průmyslu, mohou působit jako antioxidanty, emulgátory, ochranné kapsle živin, různé typy nosičů, či antimikrobiální činidla. V zemědělství jako nosiče pesticidů a růstových hormonů. Podobně mohou být využity v regenerační a kondiciální kosmetice, např., jako ochranné kapsle a bioaktivní nosiče živin a vitamínů zajišťující jejich stabilitu a pomalé uvolňování, jako chytré náhražky mikroplastů, atd. Jejich aplikace mohou také zasáhnout do oblasti enantioselektivní katalýzy (nanoreaktory), adsorpční a separační média chirálních látek, nebo pro uskladnění plynů.
Status IP ochrany: Know-how
Fáze vývoje technologie:

Fáze 2

Odpovídá TRL 3 a TRL 4

Výzkum proveditelnosti. Dochází k reálnému návrhu technologie a k prvotním testům v laboratoři vedoucím k upřesnění požadavků na technologii a jejích schopností.

  • TRL 3 představuje ucelenou představu na technologii s návrhem konkrétních kroků, testů a experimentů, které bude třeba uskutečnit, aby se ověřilo, že je nápad reálný
  • TRL 4 je ověření funkčnosti v laboratoři. Výsledkem TRL 4 představuje tzv. Proof-of-Concept. Technologie je tedy navržena a je ověřena její funkčnost v omezených podmínkách
Strategie pro hledání partnera: Investice Co-development Licencování Spolupráce
Další informace: Obrázek 1. SEM snímek sférické steroidní NKP částice, B) pro zajímavost, řez galliovým paprskem odhalil dutiny uvnitř některých NKP (nicméně, většina částic je plných), C) příjem a akumulace fluorescentního ligandu NL01 v hepatosféroidech pozorovaná pod fluorescenčním mikroskopem.

Ilustrační obrázky:
Kategorie: Zemědělství Farmacie Chemie Potravinářství
Vlastník technologie: Masarykova univerzita
Zpět na přehled

Instituce

Zaujala Vás technologie?

Pro více informací o technologii, prosím, kontaktujte vlastníka vyplněním a odesláním kontaktního formuláře.

(např: info@domena.cz)