Супрамолекулярная химия оперирует нековалентными взаимодействиями, такими как водородные связи, π–π взаимодействия, ионные взаимодействия, ван-дер-ваальсовы силы и гидрофобные эффекты. В контексте доставки лекарств это позволяет создавать динамические, адаптивные и целенаправленные системы, способные транспортировать фармакологические агенты с высокой эффективностью и минимальной токсичностью.
Ключевой особенностью супрамолекулярных систем является самосборка компонентов в наноструктуры определённой формы и функциональности. Эти наноструктуры могут быть в виде мицелл, липосом, наногелей, циклодекстриновых комплексов, координационных полимеров и ротаксанов, обеспечивая гибкость в выборе методов доставки и контроля высвобождения лекарственного вещества.
Инклюзия в молекулярные полости Циклодекстрины, каликсарены и кукурбитаурилы образуют включённые комплексы с лекарствами, стабилизируя гидрофобные молекулы в водной среде. Инклюзия защищает лекарство от деградации, повышает растворимость и биоavailability.
Ионные и полярные взаимодействия Противоопухолевые и противовоспалительные препараты могут связываться с носителями через электростатические взаимодействия. Это обеспечивает селективность высвобождения при изменении рН или ионной силы окружающей среды.
Гидрофобные взаимодействия Молекулы лекарств с неполярными участками инкапсулируются в гидрофобные ядра мицелл или липосом, что предотвращает агрегацию и ускоряет транспорт в клеточные мембраны.
Динамическая координация и ковязание Металлоорганические каркасы и координационные комплексы обеспечивают возможность контролируемого высвобождения при изменении локальных условий (например, присутствие редокс-активных центров или ферментов).
1. Мицеллы и наночастицы на основе амфифильных молекул Мицеллы формируются спонтанно в растворах при концентрации выше критической мицеллярной концентрации. Внутреннее гидрофобное ядро удерживает лекарственные агенты, тогда как гидрофильная оболочка обеспечивает стабильность и циркуляцию в организме.
2. Липосомы и многослойные везикулы Липидные бислои формируют водную полость для гидрофильных препаратов и гидрофобную зону для неполярных молекул. Модификация поверхностных липидов полиэтиленгликолем (PEG) позволяет увеличить циркуляционный период и снизить иммуногенную реакцию.
3. Наногели Гелеобразные супрамолекулярные сети образуются через водородные связи или ионные взаимодействия. Их пористая структура обеспечивает высокую загрузку лекарства и возможность управляемого высвобождения под действием рН, температуры или ферментов.
4. Циклодекстриновые комплексы Циклодекстрины способны инкапсулировать гидрофобные молекулы в полость, улучшая растворимость и защищая от фотохимической или ферментативной деградации. Они также могут быть конъюгированы с полимерами для формирования полисахаридных носителей с целенаправленной доставкой.
5. Координационные и металлоорганические каркасы (MOFs) MOFs обладают высокой пористостью и точной размерной селективностью, что позволяет стабилизировать различные молекулы лекарств. Металлические узлы могут участвовать в редокс-реакциях, создавая системы с контролируемым высвобождением.
Супрамолекулярные системы позволяют реализовать стимул-зависимое высвобождение:
Современные исследования сосредоточены на:
Супрамолекулярная химия создаёт платформу для высокоэффективной, управляемой и безопасной доставки лекарств, сочетая динамическую самосборку, селективность взаимодействий и возможность многофункциональной модификации.