Статья на тему Статья к магистерской работе по теме «Оценка биокорректирующих свойств гидрогелей, иммобилизированных биологически активными веществами.»

Фрагмент текста работы:

Гидрогели представляют собой широкую группу удивительных ма-териалов, которые могут увеличиваться в размерах благодаря своей спо-собности поглощать большой объем воды или других жидкостей, сохра-няя при этом целостность. Их механические свойства и свойства набухания часто могут меняться в зависимости от факторов окружающей среды. Эти свойства делают гидрогели охотно используемыми в различных областях, например, в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, адгезивах, средствах личной гигиены и, прежде всего, в биомедицинской области (от систем доставки лекарств и заживления ран до иммобилизации клеток и тканевой инженерии [1,2]).

Уникальные физические свойства гидрогелей делают их очень полез-ными в качестве носителей лекарств и биологически активных ве-ществ. Высокое содержание воды и гибкость делают гидрогели похожими на биологические ткани. Они биосовместимы и поглощают белки из жид-костей организма в минимальной степени. Их пористость можно легко ре-гулировать степенью сшивания, и в структуру гидрогеля могут быть за-гружены молекулы разного размера.

Активные вещества, высвобождаемые из гидрогеля, также могут быть модифицированы путем диффузии и контроля набухания, а также с помощью химических процессов, таких как гидролитическое или фермен-тативное расщепление гидрогелевой сетки. Особым преимуществом гидро-гелей является их способность реагировать на различные раздражители, такие как изменения рН или температуры, магнитное / электрическое поле, свет и присутствие ионов или других химических молекул [3,4,5,6].

Как правило, гидрогели подразделяются на два типа: химические и физические гидрогели. Первая группа образуется путем постоянного ко-валентного сшивания гидрофильных, природных или синтетических поли-меров. Такие гидрогели относительно стабильны и устойчивы к разложе-нию, но также обладают низкой прозрачностью и часто являются хрупки-ми. Когда их ковалентные поперечные связи нарушаются, трехмерная структура необратимо разрушается. Этот тип гидрогеля не обладает спо-собностью к самовосстановлению. Включение лекарств в химические гид-рогели может быть реализовано путем сорбции в предварительно приго-товленный материал. Этот процесс занимает много времени, а загружае-мый контент ограничен. Лекарственные препараты также могут быть за-гружены перед сшиванием гидрогеля. Однако реакция сшивания может привести к постоянному сопряжению лекарств с полимерной матрицей, и гидрогель может стать небиодеградируемым из-за модификации его соста-ва. Химическая структура и фармакокинетика лекарств также могут быть затронуты [7].

Гидрогели второй группы, также называемые супрамолекулярными гидрогелями, образуются в результате обратимых нековалентных взаимо-действий между макромолекулами и низкомолекулярными гелеобразова-телями [3,8]. Как правило, образование такого гидрогеля происходит в две стадии: самосборка и сшивание. Структура стабилизируется за счет созда-ния, например, водородных связей, гидрофобных, электростатических, координационных и взаимодействий хозяин–гость [8]. Процесс образова-ния геля может быть инициирован различными физическими (например, температурой, ультразвуком, светом, магнитным полем) и химическими факторами (например, изменением рН), а также ферментативными реакци-ями [5].

Супрамолекулярные гидрогели, как и химические, обладают уме-ренными механическими свойствами. Их большим преимуществом являет-ся их способность к самовосстановлению повреждений и возвращению к своим первоначальным свойствам (свойствам самовосстановления) в ре-зультате создания обратимых нековалентных взаимодействий. Обычно они биосовместимы и легко разлагаются. Более того, супрамолекулярные гид-рогели демонстрируют обратимый золь–гель-переход в качестве реакции на биологические стимулы. Это делает их полезными для приготовления, например, инъекционных гидрогелей. Эти свойства обеспечивают возмож-ность точной доставки активных веществ [1,2,7,8].

Наш обзор состоит из двух основных частей. Вначале обсуждаются наиболее важные типы взаимодействий, происходящих в супрамолекуляр-ных гидрогелях. Описаны водородные связи, гидрофобные взаимодей-ствия, ионные взаимодействия, координация металл–лиганд, взаимодей-ствия хозяин–гость и системы, в которых эти взаимодействия играют клю-чевую роль. Затем мы представляем последние разработки по использова-нию супрамолекулярных гелей в терапии рака, а также противовоспали-тельных и антимикробных гидрогелей для контролируемой доставки генов и лекарств, применяемых в тканевой инженерии. Наконец, мы подчеркива-ем будущие проблемы, которые ожидают ученых, работающих в этой об-ласти.

Гидрогели были широко исследованы на предмет их применения в качестве носителей для систем доставки активных веществ [5,6,7,8]. Эти материалы привлекли значительное внимание, особенно в решениях, предлагаемых для контролируемого высвобождения лекарств, в качестве биоадгезивных средств или в качестве носителей терапевтических агентов к целевым участкам. Материалы на основе гидрогеля с включенными актив-ными веществами могут быть предназначены для перорального, эпи-дермального и подкожного применения, а также использоваться для до-ставки лекарств ректальным и глазным путями. Наиболее изученным спо-собом захвата лекарств и других терапевтических средств являются поли-мерные гидрогели на основе ковалентных связей. Многочисленные такие гидрогели, содержащие лекарственные комплексы, были успешно разра-ботаны для лечения кожных заболеваний [6], заживления ран [7] и облег-чения воспаления, среди многих других.

За последние годы наблюдается быстрый прогресс в области супра-молекулярных