Функционални полимерни наноносители на лекарствени вещества със специфично насочване към клетки и клетъчни органели

Ръководител:

доц. д-р Ивайло Вл. Димитров

Партньорски организации:

Лаборатория „Полимеризационни процеси“ (Институт по полимери) и Катедра „Технология на лекарствата и биофармация“ (Фармацевтичен факултет, Медицински университет-София)

Продължителност:

24 месеца

Анотация:

Дизайнът на полифункционални наноносители със специфични насочващи функции за ефективно интернализиране и вътреклетъчен транспорт е голямо предизвикателство за съвременната наука, целящо постигане на оптимално насочване и доставяне на лекарствени вещества на субклетъчно ниво. Изпълняваният интердисциплинарен проект обхваща различни области от полимерната наука, биохимията и биофизиката. Той се осъществява от екип учени от водещи в областите си центрове – Института по полимери на БАН и Фармацевтичния факултет на Медицински университет, чиито знания, опит и компетентност взаимно се допълват. Проектът е насочен към прецизен синтез на серия от ди- и триблокови съполимери, носещи специфични функционалности (насочващи лиганди, разградими групи, както и хидрофобни, ненатоварени и поликатионни полимерни сегменти). Чрез само- или съасоцииране на получените съполимери се формират полифункционални наноразмерни носители с различни структури. Очаква се, че натоварените с активни вещества наноносители ще са способни да преодолеят клетъчните бариери и да достигнат до прицелните клетъчни органели (напр. митохондриите), където ще освободят лекарствените вещества. Наноносителите са съставени от три основни елемента със строго специфични функции: (i) хидрофобно ядро, натоварено с активното вещество; (ii) поликатионен слой, снабден със субклетъчно насочващ лиганд и (iii) външна обвивка от киселинно отделящи се хидрофилни полимерни вериги, модифицирани с разградима и клетъчно насочваща групи. Детайлното изследване на физикохимичните и биофармацевтичните свойства на полифункционалните наноносители и на двустепенното им субклетъчно насочване ще допринесе за натрупването на знания с цел разработването на ефикасна платформа за лечение на ракови заболявания.

Ключови думи:

Конролиран синтез и модифициране на полимери, само- и съасоцииране, полимерни наночастици, контролирано доствяне и освобождаване на лекарствени вещества, насочване към прицелни клетъчни органели

Functional Polymeric Drug Delivery Nanocarriers for Cellular and Subcellular Targeting

Coordinator:

Assoc. Prof. Ivaylo Dimitrov, PhD

Partner organizations:

Laboratory of Polymerization Processes (Institute of Polymers) and Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmaceutics (Faculty of Pharmacy, Мedical University – Sofia)

Duration:

24 months

Summary:

The design of multifunctional nanocarriers with specific targeting functions for efficient internalization and intracellular transport is still a challenge for contemporary science, aimed at achieving optimal targeting and drug delivery at subcellular level. The project is interdisciplinary and covers various areas of polymer science, biochemistry and biophysics. Its implementation relies on the joint efforts of scientific team from leading centers in the corresponding fields, i.e. Institute of Polymers, Bulgarian Academy of Sciences and the Faculty of Pharmacy, Medical University – Sofia, with complementary knowledge and expertise. The project focuses on synthesis of a series of amphiphilic diblock and triblock copolymers bearing specific functionalities (different types of targeting ligands, cleavable groups, and hydrophobic, nonionic and polycationic moieties). By self-assembly and co-assembly of the copolymers, multifunctional nanosized drug carriers with different structures are being prepared. The drug loaded nanocarriers are designed to overcome various cellular barriers and reach target cell organelle (e.g. mitochondria), where they are expected to release their cargo. The nanocarriers are composed of three main elements with specific functions: (i) a hydrophobic core loaded with active compounds; (ii) a polycationic layer decorated with subcellular targeting ligands and (iii) an outer shell of acid-cleavable hydrophilic polymer chains modified with degradable and cell targeting groups. Detailed investigation of physicochemical and biopharmaceutical properties of the multifunctional nanocarriers and their two-step subcellular targeting, will contribute to the accumulation of knowledge aiming at the development of an efficient anticancer platform for medical application.

Keywords:

Controlled synthesis and modification of polymers, self- and co-assembly, polymeric nano particles, controlled drug delivery, sub cellular targeting