Un cuvânt strălucitor "coloid" provine din cuvântul grecesc "cola" - lipici. Coloizii ne sunt cunoscuți sub alte nume. Deci, moleculele mari de proteine, polizaharide și acizi nucleici din corpul nostru nu sunt nimic mai mult decât coloizi.
"Sângele, pielea și multe altele sunt sisteme coloidale", explică profesorul Marcus Antonietti de la Institutul Max Planck pentru studiul coloizilor și suprafețelor limită. - Este de la sine înțeles că luăm natura ca model, când noi înșine creăm coloizi. Între timp, putem face molecule cu funcții diferite. "
În chimia polimerilor s-au făcut posibil noi metode de sinteză, prin intermediul cărora un sistem chimic poate fi tăiat în particule cu dimensiuni în domeniul nanometrului. Astfel, oamenii de stiinta pot produce margele coloidale din polistiren, pe care le ataseaza mii de acceptori tentaculari. Astfel de capcane din polimerul bloc, constând din stiren și vinil piridină, permit, de exemplu, "să pescuiască" mercurul din sânge în timpul otrăvirii cu mercur. Coloizii construiți în acest mod sunt extrem de reactivi. Ele pot lega ionii de metale grele într-o cantitate de până la 16% din masa lor.
În prezent, așa-numitele lipozomi sunt deja folosite în medicină. Lipozomii sunt ca niște capsule mici. Acestea constau dintr-o membrană de înfășurare și o cavitate interioară umplută cu o substanță activă, solubilă în apă sau în ulei. Deoarece structura membranei lipozomilor este percepută de către membranele celulare ca propriile ei, capsulele mici de transport au mai puține probleme în depășirea barierelor naturale ale pielii decât în cazul substanțelor active "nevopsite". În straturile profunde ale pielii superioare, lipozomii trebuie să dea încărcătura substanței active celulelor și să-și întărească spațiul intracelular cu carcasa lor goală.
Lipozomii sau veziculele lipidice sunt cunoscute de mult timp și, probabil, toată lumea se cunoaște reciproc: ele sunt foarte asemănătoare cu acestea ca picături de grăsime care intră în apă, dar acest lucru, desigur, este pur exterior. Lipozomii sunt bule închise de apă înconjurate de unul sau mai multe straturi de lipide. Dimensiunea și forma lipozomilor depind de mulți factori: aciditatea mediului, prezența sărurilor și altele asemenea. Pentru prima dată, exploratorul englez Alec Bangem și colegii săi au atras atenția asupra lor în 1965. Ei au observat că lipozomii (acest nume a fost stabilit cam trei ani mai târziu) sunt foarte reminiscenți ai membranelor celulare. În acei ani, era deja cunoscut faptul că membranele celulare au multe funcții, iar lipozomii au devenit imediat un instrument important pentru studiul lor. Ca modele de membrane, lipozomii au făcut posibilă investigarea unui număr de proprietăți: rezistență electrică, permeabilitate pentru moleculele de apă, ioni și alte particule încărcate, precum și pentru conținutul celulelor. Lipozomii sunt utilizați în plus pentru a studia acțiunea pe membrană a vitaminelor, a hormonilor, a antibioticelor și a altor medicamente. Acest aspect al cazului a atras cea mai mare atenție a cercetătorilor, deoarece sa dovedit că lipozomii se descurcă bine cu rolul purtătorilor de droguri.
Lipozomii pot fi un singur strat (diametru 250, 300 angstromi) și multistrat (5,50 micrometri). Nuantele umflate - localizarea apei, stratul lipidic bimolecular al luminii, "cozile" moleculelor sale constitutive sunt inversate în interiorul stratului.
Ce calități ale lipozomilor le oferă avantaje față de alți purtători de medicamente? Mai întâi, aceasta este o afinitate cu membranele celulare naturale în ceea ce privește compoziția chimică. Se știe că lipidele care alcătuiesc membranele ocupă 20 până la 80% din masa lor. Prin urmare, prin selectarea corectă a componentelor lipozomilor, administrarea lor în organism nu provoacă reacții negative.
A doua proprietate importantă a lipozomilor este universalitatea. Datorită naturii semi-sintetice, dimensiunile, caracteristicile și compoziția suprafeței pot fi foarte variate. Acest lucru permite lipozomilor să transfere o gamă largă de substanțe farmacologic active: agenți antitumorali și antimicrobieni, hormoni, enzime, vaccinuri, precum și surse suplimentare de energie pentru celulă, material genetic.
În al treilea rând, lipozomii sunt relativ ușor de a descompune în organism pentru a elibera o substanță livrată, dar în calea lipozomii înșiși lipsite de proprietăți de antigen, port de încredere și încărcătura sa de contact cu sistemul imunitar și, prin urmare, nu provoacă reacții de protecție și alergice.
Un rol important îl are și natura interacțiunii lipozomilor cu celulele. Poate lua mai multe forme: cel mai simplu - lipozomii sunt adsorbiți (atașați) la suprafața celulei. Cazul se poate termina acolo și poate merge mai departe: celula va absorbi lipozomul (acest proces de "ingestie" se numește endocitoză) și, împreună cu el, substanțele pe care le-a furnizat vor intra în celulă. În cele din urmă, lipozomii se pot îmbina cu membranele celulare și pot deveni parte din ele. În acest caz, proprietățile membranelor celulare se pot schimba: de exemplu, viscozitatea și permeabilitatea lor, mărimea încărcăturii electrice. Poate, de asemenea, să crească sau să scadă numărul de canale care trec prin membrane. Astfel, datorită lipozomilor, apare un nou mod de a viza celula, care poate fi numită "inginerie membranară".
Forme de interacțiune a lipozomilor cu membrana celulară: lipozomilor poate crește permeabilitatea membranei - pentru a determina formarea de canale suplimentare (I); poate atașa membrana - adsorbită (II); o formă importantă de interacțiune este absorbția lipozomului de către celulă, în acest caz substanța adusă de lipozom cade direct în celula (III); uneori membrana celulară și schimbate lipide lipozomice (IV), precum și în alte cazuri, membrana lipozomului și siguranța celulei (V) Cu referire purtători lipozomali medicament cel mai larg utilizat in oncologie experimentala. Concluzia este că există un număr de medicamente care sunt foarte eficiente în distrugerea celulelor maligne sau în inhibarea creșterii lor. Cu toate acestea, aplicarea lor în scopuri terapeutice nu este întotdeauna posibilă din cauza toxicității lor ridicate sau a solubilității scăzute în apă. Folosind lipozomi, aceste dificultăți pot fi depășite. Astfel, într-un șoarece de laborator au fost administrate prin lipozomi, leucemie, preparate și fi amestecate fost observată întârzierea creșterii numărului de celule maligne. Alți cercetători încărcate lipozomi antraciclina: aceste substanțe sunt active împotriva unei game largi de tumori maligne, dar extrem de toxice pentru alte tesuturi, in special a mușchiului cardiac, - și efectele adverse ale acestor compuși este micșorată în mod semnificativ, care, ca urmare poate crește semnificativ doza lor.
Lipozomii pot fi utilizați, de asemenea, pentru combaterea bolilor infecțioase. Leishmaniasisul obișnuit este tratat cu medicamente antimoniu, care sunt foarte toxice. Dar când au intrat animalele experimentale folosind lipozomi, apoi au început să suprime multiplicarea agenților patogeni din celulele hepatice este de sute de ori mai eficient decât de obicei, iar efectele toxice asupra inimii și rinichilor a scăzut în mod semnificativ, ceea ce a permis creșterea dozei de medicament. Rezultate similare s-au obținut în tratamentul bolilor fungice similare cu leishmaniasis - criptococcoză și histoplasmoză.
Atunci când microorganismele - patogeni „ascunse“ in interiorul celulelor, astfel, acestea sunt protejate atât de sistemul imunitar (anticorpi), și acțiunea medicamentelor. Uneori, macrofagele, după captarea bacteriilor patogene, nu le pot digera. În toate aceste cazuri, boala devine prelungită, curs cronic, iar apoi este necesar ca remediile poate pătrunde în celulele infectate, iar concentrația dorită a tratamentului. Rezultatele experimentelor unui grup de cercetători americani care au lucrat cu macrofage de șoareci infectați cu febra tifoidă bacterii de șoarece, au arătat că lipozomului și este mult creșterea eficacității tratamentului: au adus macrofage cefalotin antibiotice, iar numărul de bacterii în interiorul celulelor a scăzut mult mai mult decât în prelucrarea acelorași celule antibiotic pur. În același timp, a fost posibilă obținerea unei concentrații foarte mari în interiorul celulelor, adică exact unde s-au localizat agenții patogeni.
Alți cercetători, folosind antibioticul gentamicină, înveliți în lipozomi, au obținut aceleași rezultate împotriva agenților patogeni de bruceloză, cu experimente efectuate atât pe culturi de celule, cât și pe animale de cobai.
Astfel, lipozomii ajută la menținerea unui nivel înalt de concentrare a medicamentelor în sânge și celule mai lungi și, de asemenea, le ajută să pătrundă în zone unde nu pot obține fără lipozomi.
Forme de interacțiune de lipozomi cu celule, în mare parte datorită capacității lor de a depăși unele dintre barierele anatomice ale corpului, în special pereții tractului gastro-intestinal. Această circumstanță a fost utilizată pentru a trata diabetul zaharat prin administrarea de insulină preoral în lipozomi. Experimentele au fost efectuate pe șobolani, care anterior a indus în mod artificial diabet, și sa constatat că introducerea insulinei în lipozomi a determinat o scădere a zahărului din sânge la animale, deoarece lipozomi protejează hormonul de distrugere prin tractul digestiv. În prezent, cercetarea în această direcție continuă. Scopul lor este de a realiza posibilitatea de tratare a diabetului zaharat prin introducerea de insulină prin gură, care va fi un mare cadou pentru pacienții cu această boală gravă.
S-au făcut încercări de a introduce alte substanțe prin această metodă. Nu au fost întotdeauna de succes, dar, în unele cazuri, sa obținut un succes fără îndoială. Astfel, în experimentele pe animale, a fost posibil să se introducă activatori ai producției de interferon în lipozomi prin tractul gastrointestinal, care distruge trombi teritina, vitamina K și alte substanțe. Acest mod de introducere a unui număr de medicamente în organism este foarte promițător, în special în cazurile în care injecțiile lor sunt mai puțin de dorit sau chiar imposibile. Dar nu este încă clar de ce unele substanțe din lipozomi trec prin peretele intestinului, în timp ce altele nu pot face acest lucru. Mecanismul acestui fenomen este în prezent studiat.
Utilizarea lipozomilor pentru furnizarea exactă și orientată a medicamentelor are totuși anumite limitări. După ingestia majoritatea lipozomului absorbite de celulele sistemului reticuloendotelial, constând în principal din macrofage, sunt capabile să absoarbă din sânge și de a distruge substanțele străine (digest) de necesitatea de a menține constanța mediului intern. Cea mai mare acumulare a acestor celule este în ficat, splină, măduvă osoasă, ganglioni limfatici și fluxul sanguin. Prin urmare, în cazul în care scopul introducerii lipozomilor constă în contactul lor cu celulele sistemului reticuloendotelial, problema cu greu apare: pentru a obține lipozomi (agenți cauzatori de boli infecțioase, tratamentul pe care le-am vorbit mai sus, se găsesc în aceste celule). Dacă este necesar ca lipozomii să transmită conținutul lor în alte locuri, atunci este mai dificil să se realizeze acest lucru.
Cu toate acestea, studiile efectuate în ultimii ani ne permit să sperăm că vom depăși acest obstacol în viitorul apropiat.
În cadrul Centrului de Cercetare Cardiovasculară din cadrul Uniunii, în laboratorul V.P. Torchilina a efectuat transportul direct al lipozomilor în zona de infarct miocardic experimental. Au făcut acest lucru cu anticorpi la miozină, o proteină a mușchiului inimii. Anticorpii au fost atașați chimic la suprafața lipozomilor. Lipozomii s-au acumulat atât în zona infarctului, cât și în țesutul cardiac normal (adică în cazul în care a fost miozină), deși o parte semnificativă a acestora încă se localizează în celulele hepatice.
Foarte eficientă a fost introducerea intravenoasă a lipozomilor. În acest caz, ficatul și splina primesc lipozomi de mai multe ori mai mult decât atunci când sunt administrați prin peritoneu și mai ales sub piele.
Astfel, combinând metodele de administrare, se poate spera pentru un tratament de succes cu lipozomi și acele boli care au o legătură foarte mică cu celulele sistemului reticuloendotelial.
Studii recente au stabilit că sistemul macrofag joacă un rol important în protejarea organismului de diferite infecții și tumori. Macrofagele pot distruge atât celulele tumorale, cât și celulele afectate de viruși, fără a afecta celulele normale, sănătoase. Dar toate aceste macrofage se fac numai în starea activată. Și activă limfocitele lor, care secretă în acest scop substanțe speciale - limfokine.
În 1981, sa constatat că abilitatea limfokinelor și a muramil dipeptidei de a activa macrofagele crește semnificativ dacă aceste substanțe sunt introduse în lipozomi. În acest caz, se observă o creștere a duratei acțiunii lor, uneori până la câteva zile. De asemenea, este important ca ei să poată reduce dozele de mai multe ori fără a sacrifica eficacitatea. Este interesant de observat că ambele medicamente, închise în aceleași lipozomi, s-au activat reciproc în timpul activării.
peptid muramil în lipozomi, sa dovedit a fi foarte eficient împotriva virusului herpes, și în asociere cu medicamentul ca glyukantin - și împotriva leishmanioza deja menționate.
Astfel, utilizarea practică a lipozomilor în tratamentul unui număr de boli este o direcție foarte promițătoare a farmacologiei, pe baza progreselor studiului proprietăților coloidale ale substanțelor, în special a straturilor bilipidice.
Bile, bastoane, discuri - diferite forme de particule coloidale
Dar coloizii din medicină, desigur, sunt capabili de mai mult. Gelele care conțin polimeri ai particulelor coloidale reacționează la factori externi, cum ar fi modificări ale pH-ului, temperaturii sau intensității câmpului electric. Într-un mediu acid al stomacului, un astfel de gel coagulează și, într-un mediu slab acid al intestinului, dimpotrivă, se umflă. Gelurile ar putea fi vehiculul ideal pentru un medicament care ar trebui să funcționeze numai în intestine.
Fără îndoială, există o întreagă paletă de posibile inovații în medicină. De exemplu, endoscopia acoperă o sondă de cablu din fibră de sticlă cu gel coloidal. Gelul apoi se umflă, apoi se restrânge din nou când se aplică o tensiune alternativă. Ca urmare, cablul se deplasează înainte. Acum, Japonia efectuează experimente privind introducerea unor astfel de roboți artificiali - "râme" în operația de interferență minimă în organism. Un mare avantaj al metodei este că nu este necesar să se împingă endoscopul prin vase cu forță, acesta deschide calea pentru el însuși.
Când chimistul Wolfgang Ostwald a văzut mai întâi coloizii sub microscop în anii douăsprezece ai secolului XX. și-a dat seama deja de potențialul lor enorm: "Nu cunosc nici o zonă a științelor naturale actuale, care într-un fel sau altul nu ar atinge atât de multe și atât de diverse domenii de interes. Desigur, teoria atomilor și radioactivității sunt, de asemenea, de interes pentru toată lumea. Dar aceste delicatețe inspirate sunt comparabile cu chimia coloizilor, care pentru multe zone este necesară ca o pâine vitală ".
Cu toate acestea, mai mult de șaptezeci de ani au trecut înainte ca descoperirea să aibă o nouă viață.
Dispersii coloidale (dispersiile) - Formarea microheterogeneous în care unul fin divizat substanta - faza discontinua - uniform distribuite (dispersate), în cealaltă fază - mediul de dispersie. În sistemele coloidale, mărimea particulei fazei dispersate este de 10 -9 -10 -7 m, adică se află în intervalul de la nanometri la fracțiuni de micrometri. Această regiune este mai mare decât dimensiunea unei molecule mici tipice, dar mai mică decât dimensiunea unui obiect văzut într-un microscop optic convențional.
Toate natura - animale și plante, hidrosfera si atmosfera, scoarța și subsolul Pământului - este o colecție complexă de mai multe tipuri diverse și diferite de dispersii grosiere și coloidale. Statul disperat este complet universal și în condiții adecvate orice organism poate intra în el. Acest lucru este determinat de poziția specială a chimiei coloidale - știința care se ocupă cu studiul sistemelor coloidale și a fenomenelor de suprafață, a căror dezvoltare se realizează în contact direct și interacțiunea cu multe zone de multe ori nu au legătură cu știință, industrie, medicină și agricultură.
Rolul global al coloizilor constă în faptul că ele sunt componentele principale ale unor astfel de entități biologice, cum ar fi organismele vii. Toate substanțele corpului uman sunt sisteme coloidale.
Coloizii intră în organism sub formă de nutrienți și în procesul de digestie se transformă în coloizi specifici caracteristici organismului.
Fiziologia coloid-chimică a omului este o ramură a științei care studiază funcționarea sistemelor corpului uman care formează compuși coloidali. Se poate spune că întregul corp uman este un sistem complex coloidal în legătură cu fenomenele de suprafață.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: