Альгомарин ламинария что это такое
Альгомарин ламинария что это такое
Морские водоросли с древних времен привлекали внимание человека. Эти низшие растения, произрастающие на дне водоемов, применялись в рационе питания, как удобрения, как лекарство и как косметическое средство. Установлено, что активные элементы морских водорослей всасываются практически полностью, поскольку их состав близок к плазме человека.
Выявлено, что в составе морских водорослей находятся элементы, которые имеются в тканях и крови человека, а также в морской воде. Вследствие этого водоросли способны возмещать нехватку элементов и содействовать нормализации обмена веществ. В наземных растениях ниже содержание витаминов, чем в морских водорослях. Также антиоксидантная активность, которой обладают полиненасыщенные жирные кислоты бурых водорослей, превышает активность витамина Е в несколько раз. Важно отметить, что в морских водорослях содержатся моно- и дийодтирозин, применяемые для лечения патологий щитовидной железы. Токсичные продукты метаболизма, радионуклиды и соли тяжелых металлов могут быть удалены из организма человека при участии полисахаридов водорослей.
В наше время медицина и фармация заинтересованы в исследовании свойств многих водорослей. Пока лишь несколько десятков видов водорослей из нескольких десятков тысяч находят применение в медицине. В данной статье мы рассмотрели основные эффекты морских водорослей, которые в будущем могли бы быть использованы для создания лекарственных средств и лечения серьезных заболеваний.
Цель исследования: исследовать и определить варианты использования, актуальность применения морских водорослей и препаратов на их основе в медицине и фармации.
Материал и методы исследования
Объектом настоящего исследования являются представители низших растений – морские водоросли. Предметом исследования было влияние их биохимически активных компонентов на организм человека. Исследование проводилось с помощью поисково-информационных (eLibrary, Googlescolar, CyberLeninka, ResearchGate) и библиотечных баз данных методом анализа и интерпретации материала.
Результаты исследования и их обсуждение
Общеизвестно, что бурые водоросли встречаются в морях и океанах. Например, в Белом море обитают 6 видов ламинариевых водорослей и 5 видов фукоиданов (больше всего обнаруживаются два вида ламинарий – L. saccharina и L. Digitata, а из фукоидов: F.vesiculosus L. – фукус пузырчатый и F. serratus L. – фукус зубчатый), более того – они добываются промышленным способом [1, 2]. Лечебные свойства морских водорослей основаны на их биохимическом составе (таблица).
Биохимический состав морских водорослей
Процентное содержание веществ в водорослях, %
Углеводы (каррагины, фукоиданы, соли альгиновой кислоты, агароза, агаропектин, галактаны, маннит, производные маннита – ламинорабиноза, маннитан, растительные волокна и др.)
Липиды (стеарины, полиненасыщенные жирные кислоты)
Препараты на основе морских водорослей широко используются в лечебно-профилактической практике [3]. Наличие биологически активных компонентов определяет детоксикационное, антиканцерогенное и иммуномодулирующие действие. Такие свойства дают предполагать, что морские водоросли обладают экопротекторной активностью.
В результате метаболизации токсических веществ в организме человека может ускоряться процесс образования свободных радикалов, которые оказывают токсическое действие на мембраны клеток организма. Общеизвестно, что аскорбиновая кислота, токоферол, биофлавоноиды и селен, выступающие в качестве антиоксидантов, нейтрализуют свободные радикалы [4]. Клинически доказана эффективность водорослевых препаратов как радиопротекторов. Нейтрализуя образующиеся пероксидные соединения и стимулируя иммунную систему, возможно добиться защиты организма от радиационного поражения [5].
Растворимые и нерастворимые соли альгиновой кислоты, обладая сорбционными свойствами, способны связывать токсические вещества в желудочно-кишечном тракте и выводить их из организма, препятствуя дальнейшему перемещению в кровь. Антиэкотоксическая активность позволяет альгинатам взаимодействовать с катионами тяжелых металлов – процессы комплексообразования, ионообмена.
Известно, что препараты на основе альгиновой кислоты восстанавливают пораженные ткани кишечника, а также способны нормализовать микрофлору. Соли данной кислоты оказывают стабилизирующее действие; это значит, что они способны положительно воздействовать на структуры клеточных мембран, из-за способности к модификации влияют на систему кроветворения костного мозга.
Лекарственные препараты альгигель и канальгат успешно справляются с последствиями радиационного облучения. Данный факт подтверждает ряд испытаний, проведенных на больных раком, подвергающихся воздействию лучевой терапии, в ходе которых выявлена профилактическая и терапевтическая эффективность.
Сорбционная активность полисахаридов морских водорослей (например, альгината кальция) позволяет связывать и выводить из организма тяжелые металлы, радионуклиды, высокую активность имеет удаление изотопов стронция [6]. Похожими свойствами обладает препарат энтеросорбент «Альгисорб», поскольку он выводит токсические вещества из желудочно-кишечного тракта [7].
Альгиновая кислота морских водорослей характеризуется способностью к восстановлению иммунной системы и увеличению устойчивости организма человека к инфекциям. Основываясь на данном сведении, следует применять биологически активные добавки, в составе которых имеются соли альгиновой кислоты, в местах с высоким содержанием вредных и токсичных веществ. Альгинаты возможно использовать в тех регионах страны, где отмечается наибольшее скопление предприятий цветной и черной металлургии [8], в городах, где обнаружено высокое содержание свинца в окружающей среде, как препараты с сорбционными свойствами.
Согласно статистике в современном мире высок риск возникновения онкологических заболеваний. Особенно опасными канцерогенными веществами признаются полициклические углеводороды [9], нитрозосоединения, диоксины, а также микотоксины. Именно поэтому в медицине и фармации делается ставка на исследование антиракового действия морских водорослей, поэтому большое число публикаций посвящено данной теме.
Противоопухолевой природой обладают как цельные морские водоросли, их экстракты, так и различные очищенные биологически активные вещества из них, а именно каротиноиды, биофлавоноиды, хлорофилл, пищевые волокна, полиненасыщенные жирные кислоты [10, 11]. Интересно отметить, что противоопухолевая активность фукоиданов, полученных из различных морских водорослей, проявляется в разной степени. Данные отличия можно объяснить особенностями структурного строения. На выраженность противоонкологических свойств влияют молекулярная масса, типы гликозидных связей, моносахаридный состав [12].
О.С. Вищук и иные в одном из своих исследований анализировали несколько видов бурых водорослей для выяснения их противоопухолевой активности. В результате были получены данные, позволяющие утверждать, что выделенные фукоиданы из водорослей обладали различной степенью активности, а также что на уровень данной активности влияло строение главной цепи в молекуле [13].
Доказано, что диета, которая богата морскими водорослями, понижает риск развития онкологических заболеваний. Добавление в пищу животным порошка из ламинарии вело к снижению развития злокачественных образований (имело место выраженное онкопрофилактическое действие), поэтому перед медициной и фармацией стоят такие важные задачи, как разработка, экспериментальная проверка, введение в лечение противораковых лекарственных препаратов на основе морских водорослей.
Исследованием анализов у больных с хроническим атрофическим гастритом установлено, что БАД «Кламин» улучшает функциональное состояние слизистой оболочки желудка, помимо этого, данное средство эффективно при заболеваниях щитовидный железы – при эндемическом зобе, а также отличается гепатопротекторным действием. Его применение уместно при предраковых заболеваниях.
Другим важным действием морских водорослей на организм является их способность воздействовать на процесс роста злокачественных образований и на распространение метастазов. Во многих исследованиях изучались данные свойства, проводились эксперименты, вследствие которых устанавливались различные мнения насчет того, как именно проявляются активности, что способствует возникновению эффекта.
Экстракт фукоидана из бурой морской водоросли находит применение в медицине как антиметастатический препарат при лечении раковой опухоли [14].
Механизмы противораковых свойств морских водорослей связаны с иммуномодулирующими функциями. Сульфатированные полисахариды, фукоиданы, коррагинаны и пектины приводят в действие систему комплемента, стимулируют фагоцитоз, синтез иммуноглобулинов и механизм защиты клеток, а именно выработку тимусзависимых лимфоцитов и естественных киллеров [15]. Препараты, имеющие в своем составе такие полисахариды, как дополан и суполан, активизируют интенсивность фагоцитоза, содействуют дифференцировке Т-лимфоцитов, естественных киллеров, повышают содержание иммуноглобулина А.
В морских водорослях содержится большое количество сульфатированных полисахаридов. Они интересны медицине и фармации тем, что характеризуются антиапоптическими, антиоксидантными, антигипергликемическими, антикоагулянтными, антитоксическими, противовоспалительными действиями. Вследствие этого полисахариды оказывают положительное влияние на органы и ткани организма человека. Наиболее богатым источником фукоиданов среди бурых водорослей являются фукусовые водоросли [16].
Рассмотрим антиоксидантный эффект сульфатированных полисахаридов (СПС) морских водорослей. СПС представляют собой антиоксиданты из-за способности предотвращать окислительный стресс. Оксидативный стресс — это процесс образования свободных радикалов [17]. Окислительный стресс участвует в нейродегенеративных заболеваниях, является их признаком. Причина этого – дисбаланс прооксидантного и антиоксидантного гомеостаза. Сульфатированные полисахариды морских водорослей обладают функцией защиты клетки от повреждения свободными радикалами, способными перехватывать супероксидные радикалы [18, 19].
При исследовании фукоиданов выявлено, что глюкороновая кислота, фукозы, нейтральные сахара способствуют их антиоксидантной активности [20]. Прочность структуры фукоидана сохраняется благодаря комплексу с полифенолами. Именно антиоксидантные свойства сульфатированных полисахаридов дают возможность сокращать окислительный стресс в модельных системах нейродегенеративных заболеваний.
При нейродегенеративных заболеваниях отмечается гибель нейронов [21]. В ходе одного исследования выявлено, что фукоидан из Fucus vesiculosis (Фукус пузырчатый) может предотвращать гибель холинергических нейронов. Данное действие основано на способности полисахарида вызывать блокаду каспаз 3 и 9, отвечающих за терминальные фазы апоптоза. Значит, сульфатированные полисахариды могут оказывать нейрозащитное действие [22].
Далее мы обсудим воздействие сульфатированных полисахаридов на активность холинэстеразы. Во время дефицита нейротрансмиттера ацетилхолина в ткани мозга теряется холинергическая функция центральной нервной системы, из чего следует развитие когнитивных симптомов. Фермент ацетилхолинэстераза катализирует распад ацетилхолина. Морские водоросли – красные, бурые, зеленые – уместно принимать как нейропротекторное средство, поскольку данные организмы способны подавлять активность холинэстеразы.
Другим действием, которое индуцируют сульфатированные полисахариды на нервную систему, будет седативный эффект для организма. Обнаружены седативные свойства фукоидана из бурой водоросли Sargassum pallidum (Саргассум бледный) в отношении пациентов с болезнями нервной системы и бессонницей [23]. Сульфатированный полисахарид оказывал положительный эффект на процесс сна (засыпание, длительность). Важно то, что подобный результат равносилен действию диазепама.
Экстракты из водорослей рода Caulerpa [24], а также Gracilaria cornea проявили анальгетическую активность [25]. Нужно обратить внимание на то, что экстракты водорослей удобно применять для исследований из-за легкости выполнения и экономической выгоды.
Известно, что сульфатированные полисахариды из бурых морских водорослей обладают антикоагулянтной и противовоспалительной активностью. Сульфатированный галактофукан выделяется из коричневой морской водоросли Lobophora variegata. Этот фукоидан состоит из фукозы, галактозы и сульфата.
Сульфатированные полисахариды, содержащие фукозу (фуканы или фукоиданы), представляют собой полимеры, входящие в состав морских бурых водорослей. Среди наиболее широко изученных свойств этих соединений – ингибирование активации комплемента, противотромбозный, противоадгезивный, противовирусный и антимитогенный эффекты [26]. Некоторое структурное сходство между сульфатированными полисахаридами из морских бурых водорослей и гепарином было отмечено многими авторами. Это сходство связано с присутствием глюкуроновой кислоты, сульфатных групп и разнородностью полимеров.
В настоящее время биологическая активность фуканов актуальна в фармацевтической области для открытия новых безопасных препаратов, основанных на иммуномодулирующем, противоопухолевом и антикоагулянтном действии данного полимера. В воспалительном процессе молекулы селектины экспрессируются на эндотелиальной поверхности клеток, выстилающих кровеносные сосуды. В исследовательской работе о способности сульфатированных полисахаридов воздействовать на процесс воспаления ее авторы доказывают, что фукоиданы из F. vesiculosus и L. variegata уменьшают кожный воспалительный ответ после обработки раздражителем.
Миграция нейтрофилов в брюшину уменьшается при применении фукоидана. Помимо этого, ученые считают, что снижение инфильтрации нейтрофилов, вызванное сульфатированным галактофуканом, экстрагируемым из бурой водоросли L. Variegata, могло произойти из-за взаимодействия с селектинами.
Заключение
Таким образом, изложенный материал аргументирует эффективность использования препаратов на основе морских водорослей для предупреждения возникновения и терапии заболеваний. Препараты на основе водорослей можно рассматривать как перспективные в медицине и фармации по следующим причинам.
Биологически активные вещества человека имеют сходство с составом и свойствами водорослей, которые являются природными растительными продуктами. Поскольку альгиновая кислота и ее соли, а также фукоиданы проявляют сильный сорбирующий эффект в отношении радионуклидов и солей тяжелых металлов, то возможно их применение в медицине и фармации для терапии и профилактики радиационных поражений. Сульфатированные полисахариды из морских водорослей воздействуют на активность холинэстеразы, употребляются при нейродегенеративных заболеваниях, помимо этого, СПС оказывают седативное действие. Сульфатированный галактофукан проявляет антикоагулянтные и противовоспалительные свойства. Также морские водоросли характеризуются иммуномодулирующим, антиоксидантным, антиметастатическим действием, способны тормозить развитие злокачественных образований. Препараты на основе данных организмов представляют собой экологически безопасные средства, не вызывающие побочных реакций, не обладают противопоказаниями к применению, беременность не является причиной для отказа от использования, имеют доступную цену. Также морские водоросли выступают растительным сырьем, способным возобновлять ресурсы, что важно для современной экологии.
Альгомарин ламинария что это такое
Морская среда, в которой существуют водоросли, обладает большим таксономическим разнообразием и синтезирует метаболиты различной структуры с интересной биологической активностью [1]. Пищевые волокна, незаменимые жирные кислоты, витамины и минералы являются богатым источником биологически активных соединений, полученных из морских водорослей [2]. Более того, их экстракты обладают сильной антиоксидантной активностью. Замечено, что у бурых водорослей она выше, чем у зеленых и красных [3].
Морские водоросли содержат большое разнообразие неорганических и органических веществ, которые могут быть использованы в медицине, например полифенолы, каротиноиды и токоферолы, терпены, аскорбиновая кислота, алкалоиды [4]. Эти соединения проявляли антиоксидантную активность в различных исследованиях in vitro [5].
Альгинаты образуют основной структурный полисахарид многих морских бурых водорослей (40% сухого веса). Они широко используются в производствах ткани и бумаги. В пищевой промышленности применяют альгинат пропиленгликоля [6].
Исследования химического состава морских водорослей показали, что они представляют собой богатый источник белков, липидов, углеводов, минералов и микроэлементов. Содержание белка в бурых водорослях обычно в пределах от 5 до 15% сухого веса [7]. Было замечено, что содержание белка в водорослях зависит от сезона, условий роста и окружающей среды [8]. Кроме того, бурые водоросли обладают незаменимыми аминокислотами [9].
Углеводы представляют собой один из важных компонентов метаболизма и обеспечивают организм энергией, необходимой для дыхания и других обменных процессов. Типичными углеводами в бурых морских водорослях являются фукоидан, ламинаран, целлюлоза и альгинаты. Согласно исследованию, проведенному Marinho-Soriano и соавторами, синтезу углеводов в водорослях благоприятствуют как интенсивность света, так и температура, но при этом снижается содержание белков и липидов [10]. В бурых морских водорослях также были обнаружены различные типы антиоксидантов [11].
Цель исследования: исследовать и определить варианты использования, актуальность применения морских производных альгиновой кислоты и препаратов на её основе в медицине и фармации.
Материал и методы исследования
Объектом настоящего исследования являются представители низших растений – морские водоросли. Предметом исследования было влияние альгинатов из бурых водорослей на живые организмы. Исследование проводилось с помощью поисково-информационных (eLibrary, Googlescolar, CyberLeninka, ResearchGate) и библиотечных баз данных методом анализа и интерпретации материала.
Результаты исследования и их обсуждение
Альгинаты являются одним из полисахаридов, естественным образом присутствующих в стенках клеток морских бурых водорослей. Ученые указывают на важность вязкости альгината для его биологических свойств. Исследования in vivo доказали противоопухолевую активность двух альгинатов с различной вязкостью, извлеченных из бурых водорослей Sargassum vulgare, против клеток саркомы 180, пересаженных мышам [12].
Было доказано, что сульфатированные полисахариды обладают противовирусной активностью. Hidari и соавторы установили, что фукоидан из коричневой морской водоросли Cladosiphon okamuranus тормозит серотип вируса DEN2, вызывающего болезнь денге [13].
В присутствии зарядов полисахариды могут вести себя как полиэлектролиты с особой способностью ионизироваться в водных средах. Ионизация способствует растворению полиэлектролитов, а также отвечает за их уникальные свойства. Следует отметить, что растворение полиэлектролита несравнимо с растворением простой соли, поскольку не вырабатываются ионы, то есть катион/анион, с сопоставимым размером и независимой подвижностью, но растворяются с образованием полииона и противоионов. В частности, полиионы обладают подвижностью и удерживают большое количество зарядов в непосредственной близости, так что отдельные заряды прочно прикреплены к макромолекулярному остову.
Альгинат представляет собой полианионный полисахарид, нетоксичный, биосовместимый, высоко гидрофильный, обычно используемый в качестве стабилизатора, загустителя и гелеобразующего агента в пищевой, текстильной, фармацевтической и биотехнологической промышленности [14]. Он является основным структурным компонентом морских бурых водорослей, который придаёт им силу и гибкость, но также присутствует в капсулярных компонентах почвенных бактерий в качестве защиты от высыхания и механических нагрузок.
Альгиновая кислота получается путем кислотной экстракции из водорослевой ткани с последующей нейтрализацией щелочью и осаждением путем добавления хлорида кальция или минеральной кислоты. Она превращается в альгинат натрия путем щелочной обработки. Хауг и др. выяснили структуру альгиновой кислоты путем частичного кислотного гидролиза, показав, что альгинат получают как связанные блоком β-D-маннуроновую (М) и α-L-гулуроновую кислоты (G), которые чередуются в разных формах полимеров. Альгинат характеризуется последовательными остатками G (G-блок), последовательными остатками M (M-блок) и чередующимися остатками MG в равной пропорции (MG-блоки) или неравной пропорции (GGM- и MMG-блоки), особенно в зависимости от организма и ткани, из которой он был выделен. Как и другие полисахариды, альгинат представляет собой полидисперсную систему, и его молекулярная масса характеризуется широким распределением молекулярных масс, что подтверждается индексом полидисперсности более 1,1.
Каждый альгинат имеет собственное значение pH в зависимости от химического состава, концентрации альгината и ионной силы геля-растворителя. Кроме того, альгиновая кислота полностью не растворяется ни в одном растворителе, включая воду, в то время как альгинат натрия растворим в воде. При повышении pH растворы альгината натрия могут вести себя двумя различными способами: быстрое увеличение количества катионов, то есть H + в растворе, обеспечивающее осаждение альгиновой кислоты, или медленное увеличение с образованием альгиновой кислоты. Сравнивая кривые осаждения альгината из разных источников, Haug и соавторы продемонстрировали, что индуцированное рН осаждение альгината может быть различным в зависимости от молекулярной массы полимера [15].
Ионное сшивание является более простой процедурой для образования трехмерных альгинатных сетей путем диффузии двухвалентных ионов, то есть кальция, цинка, между полимерными цепями. Альтернативно ионы, которые просто присутствуют в альгинатной сети, могут высвобождаться контролируемым образом вследствие изменения растворимости, вызванного изменением рН микроокружения [16]. В этих случаях не требуется никаких вспомогательных молекул или катализатора для взаимодействия ионов между полярными группами. Исходя из этого подхода, могут быть изготовлены более сложные системы, такие как полиэлектролиты, для более точного контроля механических и вбирающих свойств. Поскольку альгинаты с ионной сшивкой имеют очень ограниченную стабильность in vivo – из-за механизма ионного обмена, происходящего в физиологических условиях, – полисахариды также модифицируются химическим путем для получения полимеров с улучшенными биологическими свойствами, опосредованными большой протяженностью функциональных групп вдоль их молекулярной цепи.
Чтобы реализовать более эффективные системы доставки лекарств в ткани с более высоким терапевтическим эффектом, необходимо применять чувствительные к раздражителям полимеры. Раздражители окружающей среды могут быть классифицированы следующим образом:
— физиологические, такие как pH, ферментативная активность, окислительно-восстановительный потенциал и концентрация глюкозы;
— внешние раздражители, такие как температура, свет, магнитное поле и механическая сила [17].
Кроме того, разработка систем, реагирующих на раздражители, требует более точного контроля скорости разложения полисахаридов, происходящего посредством расщепления гликозидных связей и деполимеризации полисахаридов, путем точного определения концентрации реагентов и температуры синтеза. Следовательно, необходимо правильно понимать механизм деградации полисахаридов в физиологических условиях и/или при наличии ферментативной активности.
Способность некоторых полисахаридов реагировать на условия pH представляет интересный способ направить лекарственный препарат в определенную ткань или клеточное образование. Например, разложение альгинатов сильно зависит от рН. Деградация альгината из Laminaria digitata при разных значениях pH продемонстрировала, что альгинат стабилен только в диапазоне значений pH от 5 до 10.
Контролируемая доставка лекарств по требованию становится возможной благодаря разработке систем, реагирующих на факторы, которые распознают свою микросреду и реагируют динамично. Этот подход в основном интересен для тканевой инженерии благодаря возможности точной настройки высвобождения биологически активных молекул для динамического соответствия потребностям растущих тканей.
Использование полисахаридов с контролируемыми скоростями деградации может обеспечить правильное соответствие скорости роста ткани с целью постепенного формирования ее в месте каркаса, а именно пористой платформы с определенной архитектурой, обеспечивающей основные функции клеток (то есть адгезию, пролиферацию, дифференцировку) [18].
В последние годы различные полисахариды использовались для создания пористых каркасов для изучения роста тканей в трехмерных (3D) моделях in vitro. Например, Li и соавторы подготовили 3D-каркас из хитозан-альгината для стимулирования пролиферации клеток хондроцитов и выработки коллагена типа II для улучшения восстановления и регенерации хряща [19]. Совсем недавно хитозан-альгинатные каркасы были разработаны для воспроизведения сложной трехмерной микросреды опухоли, поэтому они представляют новую интересную платформу для разработки и изучения противоопухолевой терапии [20].
В этом контексте параметры окружающей среды, такие как рН, могут поддерживать деградацию полимерной матрицы, подтверждающую активность ферментов in vivo. В частности, pH может инициировать высвобождение молекул или способствовать проникновению полимерных наночастиц в цитоплазму клетки, компенсируя тем самым все специфические изменения микроокружения, связанные с изменением специфических ферментов (таких как протеазы, фосфолипазы или гликозидазы) при патологических состояниях, таких как ишемия, воспалительные заболевания или рак [21].
Что касается доставки лекарств, то носители на основе полисахаридов могут по-разному работать в различных условиях рН, как правило, под воздействием микроокружения in vivo, таким образом, защищая активные вещества от желудочного сока или преждевременного метаболизма, чтобы сохранить лекарство до места цели. В связи со снижением метаболизма альгината специфическими ферментами у человека, возможно объединение с другими фазами с целью создания гибридных наноносителей с чувствительностью к рН для замедленного высвобождения доксорубицина с целью ингибирования рака. Аналогичные подходы были также доказаны в разработке капсул с лекарственными препаратами для лечения заболеваний желудка (рН 1,0–3,0) [22].
Альтернативно альгинаты широко использовались для разработки систем высвобождения лекарств с ингибированием молекулярной диффузии на желудочном уровне (кислотный рН) вследствие превращения альгината натрия в нерастворимую альгиновую кислоту и быстрого высвобождения лекарственного средства на кишечном уровне (более высокий рН), приписываемого повторному превращению альгиновой кислоты в растворимый вязкий альгинат [23]. Чтобы преодолеть некоторые ограничения из-за выраженного выброса альгинатов, другие полисахариды могут быть использованы в качестве покрытия или внешней оболочки для более эффективного контроля скорости высвобождения лекарственного средства [24].
В то время как хитозан ионизируется и растворяется в условиях сильной кислоты желудка, он имеет особенность быстро набухать, образуя ионный гель при нейтральном pH кишечника, таким образом, высвобождая терапевтические молекулы в результате деградации полимера [25]. Совсем недавно чувствительное к рН поведение хитозана также было использовано для разработки инновационных систем противораковой доставки лекарств. Действительно, небольшое различие в рН, существующее между здоровыми тканями (7,4) и внеклеточной средой опухоли (6,5–7,2), является одним из параметров, которые стимулируют аномальную активность опухолевых клеток, обеспечивая более быстрый дефицит как питательных веществ, так и кислорода, таким образом, смещая метаболизм в сторону гликолиза.
В этом контексте наночастицы хитозана способны изменять свой поверхностный заряд – переключаться с почти нейтрального на положительный – вокруг внеклеточного рН опухоли, чтобы способствовать их внедрению в клеточную мембрану с пониженной токсичностью, тем самым отмечая большой потенциал для терапии рака [26]. Альтернативно хитозановые каркасы, содержащие антиангиогенные агенты, были успешно использованы при раке головного мозга для создания системы контролируемого высвобождения, для преодоления существующих ограничений в транспорте лекарств через гематоэнцефалический барьер [27]. Feng и соавторы приготовили чувствительные к рН коацерватные хитозан/альгинатные микрокапсулы для перорального введения доксорубицина (DOX) с низкой толерантностью к рН для повышения стабильности альгинатного ядра в желудке и его быстрого высвобождения в тонкой кишке. По мере того как увеличивается время контакта между поверхностью капсулы и слизистой оболочкой тонкой кишки, поглощение DOX может усиливаться, тогда как использование структуры LayerByLayer дает возможность доставлять несколько лекарств, инкапсулируя разные лекарства отдельно, в ядре и слоях соответственно, для комбинированной молекулярной терапии [28].
Заключение
Таким образом, быстрое развитие области биомедицинского применения альгинатов стимулировало исследования для изучения новых биосовместимых материалов, подходящих для лучшего контроля взаимодействия клеток с материалами и контролируемого высвобождения, и нацеливания лекарственного средства. В этом контексте полисахариды продемонстрировали, что они представляют собой класс макромолекул, доступных из возобновляемых источников и характеризующихся широким спектром физических свойств (то есть ответом на раздражители окружающей среды), которые должным образом определяются химическими модификациями. Это открывает возможность использовать полисахариды и их производные для разработки инновационных устройств в качестве «умных» систем доставки, способных высвобождать захваченное лекарственное средство в ответ на определенные физиологические раздражители, с помощью соответствующих способов высвобождения во времени и пространстве. Это будет обеспечиваться набором свойств полимера, точно подобранных по концентрации методом сшивания (т.е. физическими, химическими или обеими реакциями) для изготовления полу- или полностью взаимопроникающих полимерных сетей, способных воспроизводить пористую матрицу, подходящую в качестве каркаса для клеточной культуры, с улучшенными свойствами молекулярного высвобождения. В перспективе могут быть разработаны многокомпонентные системы доставки лекарств с целью терапевтических и диагностических применений.