Нанонитратор: новый усилитель защитного действия неорганических нитратов, основанный на методе роевого обучения.

Jul 07, 2023

12 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

надежный источник

корректура

Автор: Science China Press

Лучевая терапия в настоящее время является основным методом лечения злокачественных новообразований головы и шеи, таких как рак носоглотки. В радиационном поле опухоли слюнные железы часто подвергаются существенному повреждению в результате облучения, что приводит к ксеростомии и ряду оральных синдромов, которые серьезно влияют на качество жизни пациентов.

В 1998 году исследовательская группа под руководством профессора Сонглина Вана создала модель миниатюрных свиней для имитации клинических повреждений слюнных желез, вызванных радиацией в области головы и шеи. Модель была использована в серии исследований механизма радиационных повреждений слюнных желез, а также функциональной реконструкции поврежденных желез.

Команда обнаружила, что экзогенные добавки неорганических нитратов могут значительно защитить морфологию и функцию слюнных желез от радиационного поражения, что предполагает новый способ профилактики и лечения.

Большинство существующих экспериментальных исследований по терапии неорганическими нитратами основаны на пероральном приеме, включая добавление нитратов в пищу и питьевую воду. Нитраты, вводимые перорально, имеют низкую биодоступность, быстрый метаболизм и высокую колеблемость in vivo, что затрудняет достижение фармакодинамически активных концентраций. Чтобы решить эти проблемы и облегчить клиническое применение, команда успешно разработала систему прогнозирования комбинаций лекарств, основанную на роевом обучении.

Используя модель глубокого обучения, система была обучена на данных о взаимодействии путей лекарственного средства для построения сети путей лекарственного средства. Сверточная нейронная сеть на графе использовалась для построения сети «лекарство-мишень» для выявления оптимальных комбинаций лекарств. Система была использована для успешного определения витамина С как оптимального препарата для одновременного применения с нитратом натрия. Это открытие открывает новые идеи и методы совместного применения лекарств, что имеет важное клиническое значение для профилактики различных заболеваний.

Исходя из этого, с использованием технологии микрокапсулирования для скрининга и оптимизации состава с контролируемым высвобождением было определено оптимальное соотношение нитратов и витамина С. Таким образом, был получен гидрофобный нанопрепарат Нанонитратор с использованием раствора основного материала, содержащего нитрат натрия, витамин С и хитозан 3000, тогда как в качестве материалов стенок использовались натрийкарбоксиметилцеллюлоза (Na-CMC) и пектин.

Материалы сердцевины и стенок смешивали, лиофилизировали и измельчали ​​в порошок. Различные значения pH желудочно-кишечных растворов, протестированные in vitro, подтвердили, что Нанонитратор подходит для пероральных лекарственных форм.

Благодаря своей способности значительно усиливать передачу сигнала по пути PI3K-Akt, Нанонитратор продемонстрировал лучшие эффекты в поддержании внутриклеточного гомеостаза, чем нитрат натрия в отдельности или нитрат натрия в сочетании с физической смесью с витамином С в эквивалентных пероральных дозах. Нанонитратор уменьшал радиационно-индуцированный окислительный стресс в клетках слюнных желез, снижал содержание АФК, поддерживал гомеостаз клеточного кальция, защищал морфологию и функцию митохондрий и уменьшал количество апоптотических клеток.

Эти результаты позволяют предположить, что Нанонитратор может быть разработан как новая многофункциональная терапия, способная сыграть важную роль в профилактике и лечении сопутствующих хронических заболеваний. Более того, это исследование дает новые идеи для разработки новых лекарств на основе неорганических солей.