Nowy molekularny kielich do podawania leków

W Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie opracowano nową cząsteczkę o unikalnej strukturze, którą potencjalnie można wykorzystać do transportu leków. Zespół pod kierunkiem dr hab. Kingi Suwińskiej, prof. IChF PAN, otrzymał i zbadał nowy kaliksaren, agregat zbudowany z dwunastu jednostek fenylowych. Ma rozmiary około pięciu nanometrów. Oligomer ten porównywany jest do zwiniętego jeża, który w części centralnej ma dużą lukę. Przestrzeń ta jest na tyle duża (ma objętość około tysiąca angstremów sześciennych), że można wprowadzić w nią inną cząsteczkę, w całości lub częściowo, tworząc w ten sposób kompleks molekularny.

Naukowcom udało się nową strukturę wykrystalizować, dzięki czemu mogli dokładnie poznać jej budowę na poziomie atomowym. Polscy naukowcy współpracują w tym projekcie z zespołem z Institut de Biologie et Chimie des Protéines z Lyonu. Wraz z francuskimi kolegami otrzymali międzynarodowy patent na otrzymywanie kokryształów kaliksarenów z lekami.

Jak wyjaśnia prof. Suwińska, „związki w postaci krystalicznej są doskonałym obiektem do badań. Ich strukturę można analizować bezpośrednio, za pomocą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. To dlatego mogliśmy tak dokładnie określić, jak wygląda samoagregacja nowego kaliksarenu”.

Aby nową strukturę można było zastosować do celów medycznych, należy rozwiązać jeszcze klika kwestii. Przede wszystkim sprawę rozpuszczalności. Kaliksareny zwykle rozpuszczają się tylko w rozpuszczalnikach organicznych. Dlatego też bada się cząsteczki z podstawionymi grupami sulfonowymi (-SO₃H) i fosforanowymi (-PO₃H₂), ponieważ w takiej postaci są przeprowadzone w formę kwasową, łatwo rozpuszczającą się w wodzie. Badania na myszach, zrealizowane dwa lata temu przez współpracującą z IChF PAN grupę naukowców z Institut de Biologie et  Chimie des Protéines, wykazały, że w niskich i średnich stężeniach związki te nie są toksyczne. Ponadto same sulfonowane kaliksareny wykazują aktywność biologiczną, np. mają właściwości antywirusowe i antybakteryjne.

Zmodyfikowane kaliksareny są dobrymi kandydatami na nośniki leków, szczególnie tych, które są nierozpuszczalne w wodzie. Dodatkowo, poprzez utworzenie kompleksu z kaliksarenem, można zmienić profil bioprzyswajalności leku. Związek będzie można podawać w mniejszych dawkach, w sposób bardziej ukierunkowany. Dzięki kaliksarenom można go zabezpieczyć, jak w kapsułce molekularnej, i w tej formie dostarczyć dokładnie tam, gdzie jego obecność będzie najbardziej pożądana.

Na razie prace prowadzone w Instytucie Chemii Fizycznej PAN mają charakter poznawczy. Opracowanie metod wytwarzania takich i analogicznych cząsteczek kaliksarenów, zbadanie właściwości ich kompleksów, np. z lekami, oraz przetestowanie tych kompleksów pod względem ewentualnej toksyczności i/lub aktywności biologicznej wymaga jeszcze długich badań.

 

Opracowała Marta Bobeszko-Kacperska (na podstawie materiałów IChF PAN)