Практически все современные лекарственные препараты очень быстро разносятся кровотоком по всем человеческим органам и лишь малая часть лекарства действительно попадает в очаг болезни, остальное просто выводится из организма. Как правило, медицинские препараты обладают побочными эффектами, поэтому их дозы строго ограничены, и, в итоге, в клетки, нуждающиеся в лекарстве, попадает лишь его малая часть. Чтобы решить эту проблему, ученые применили принципиально новый подход: они придумали направленную (или «векторную») доставку лекарств. Препарат помещают в контейнеры, которые соединены с белками, “узнающими” ту или иную группу клеток. Белки выступают в роли «пропуска», проводника – почтальона или «адреса» на почтовом конверте. В результате лекарство попадает именно туда, куда нужно, где выходит из своих капсул и за счет этого не отравляет другие органы.
Обеспечение выхода действующего вещества в строго определенный момент времени — одна из важнейших задач этого метода. Какие физические и химические механизмы (подходы) можно использовать для решения этой проблемы? (5 баллов)
Примером контейнера для доставки лекарств может служить небольшая гранула из пористого неорганического вещества, например, кремния. Поры гранулы будут заполнены лекарством и его диффузия в клетку будет проходить медленно. Какими свойствами должна обладать лекарственная жидкость-препарат с точки зрения решаемой задачи? Приведите примеры таких жидкостей. (2 балла) Какие материалы для контейнеров Вы можете предложить; объясните Ваши предложения (3 балла).
Оцените размер пор в пористой грануле (см. рисунок), при котором характерное время выхода лекарства равняется неделе. Размер гранулы – 200 нм, коэффициент взаимной диффузии 1.8*10-10 м2/с, коэффициент поверхностного натяжения на границе препарат-вода 120 мН/м, молярная масса препарата 62 г/моль. Плотность препарата считать равной плотности воды. (5 баллов)
Условия задачи можно скачать в виде файла.
