Новые микродвигатели нейтрализуют желудочную кислоту и выделяют лекарства по уровню pH

Команда исследователей, возглавляемая специалистами Калифорнийского университета в Сан-Диего, создала миниатюрные «субмарины», использующие желудочный сок в качестве топлива и постепенно нейтрализующие его.

Аппараты, описанные в Angewandte Chemie, могут лечить болезни чувствительными к кислотам препаратами. Технология основана на микромоторах с протонным приводом и покрытием из зависящего от pH полимера.

Желудочный сок, необходимый для пищеварения и защиты от патогенов, разрушительно действует на лекарства для орального приема. Чтобы такие препараты дошли до кишечника, их покрывают устойчивой к кислоте оболочкой. Но, если средство должно действовать в желудке, например, для лечения язвы или заражения бактерией Helicobacter pylori, его обычно дополняют ингибиторами протонного насоса, блокирующими выработку желудочного сока. При длительном приеме медикаменты вызывают побочные эффекты, включающие диарею, слабость, головные боли или более тяжелые нарушения.

Микродвигатели, представленные командой Лианфанга Чжана и Джозефа Вана из Калифорнийского университета в Сан-Диего, могут решить эту проблему. Устройства сделаны из магниевых сфер, диаметром 20 мкм. Они покрыты нанослоем золота, на который нанесен чувствительный к рН полимер с лекарством. При обработке сферы лежат на стекле, так что небольшой участок остается голым. Он запускает электрохимическую реакцию, потребляя протоны, формируя ионы магния и высвобождая пузырьки газообразного водорода. Они и крутят мотор. Движение эффективно смешивает жидкость, ускоряя реакции – примерно за 20 минут среда желудка достигает нейтрального рН. После этого полимер растворяется, выделяя лекарство. Движение «подлодки» увеличивает проникновение лекарства в слизистую оболочку, так что оно дольше остается в желудке. Нормальный рН восстанавливается за 24 часа.