Исследователи РТУ МИРЭА научились управлять действием анестетика с помощью света

Учёные из РТУ МИРЭА и их коллеги из российских научных центров разработали и изучили новое поколение фотоуправляемых местных анестетиков — производных вещества под названием этеркаин. Они выявили, как изменения в структуре молекулы влияют на её обезболивающий эффект, безопасность и, самое главное, – способность управляться светом. Это открывает путь к новым, более безопасным методам обезболивания, которые можно точечно включать и отключать по мере необходимости, сводя к минимуму побочные эффекты.

Представьте себе обезболивающее, которое действует только там и тогда, где это нужно врачу. Именно над таким решением работают специалисты в области фотофармакологии — современного направления науки. В сердце новых молекул лежит светочувствительный «переключатель» на основе азобензола или его гетероциклических аналогов. В темноте молекула находится в активной форме и блокирует болевые сигналы. Но стоит осветить место введения ультрафиолетом — и молекула меняет форму, практически полностью теряя биологическую активность. Это позволяет деактивировать анестетик в любой момент, например, в случае появления побочных эффектов. Важной особенностью данных соединений является обратимость действия – анестетик можно затем активировать снова, причём подобное «включение» и «выключение» можно производить многократно.

Фото - РТУ МИРЭА

Исследователи выяснили, что положение «фотопереключателя» в молекуле, замена отдельных фрагментов и введение заместителей в структуру азобензола оказывают значительное влияние на ключевые свойства: как долго «выключенная» форма стабильна, насколько силён обезболивающий эффект и как вещество воздействует на здоровые клетки. Например, производные с атомами фтора обладают крайне высокой стабильностью неактивной формы, что позволяет молекуле выводиться из организма в безопасном виде, а замена одного из бензольных колец на тиазольный фрагмент улучшает растворимость и делает вещество потенциально менее токсичным.

«Данная работа является результатом наших систематических исследований в области фотофармакологии, в результате которых мы существенно расширили понимание зависимости свойств новых фотопереключаемых производных этеркаина от их структуры. Зная эти закономерности, мы можем разрабатывать более эффективные и безопасные местные анестетики и антиаритмики нового поколения» — комментирует Алексей Ноев, автор исследования и сотрудник кафедры химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии РТУ МИРЭА.

В перспективе такие «управляемые» анестетики могут совершить прорыв в стоматологии, местной хирургии и лечении хронических болей. Снижение риска системных побочных эффектов, таких как воздействие на сердце — одна из главных целей разработки. «Мы видим, как фундаментальные знания о связи химических структур и биологических свойств превращаются в конкретные "инструкции по сборке" для будущих лекарств, — добавляет Михаил Грин, доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химии и технологии биологически активных соединений, медицинской и органической химии РТУ МИРЭА. — Следующий этап — углублённые доклинические исследования, которые приблизят нас к созданию реальных препаратов с контролируемым действием».

Исследование было опубликовано в рецензируемом научном журнале International Journal of Molecular Sciences.

https://www.mdpi.com/1422-0067/26/7/3244

Источник: РТУ МИРЭА