Мицелла — структурный элемент в медицине¶

Мицелла — агрегированная структура, образованная самоассоциацией амфифильных молекул (сурфактантов, детергентов, липидов) в растворе, в которой гидрофобные участки обращены внутрь, а гидрофильные — наружу. Термин «мицелла» (от лат. micella — крупинка) в медицинской практике и фармации встречается в нескольких контекстах: как форма выпуска лекарственных средств (мицеллярные растворы), как структурный компонент биологических мембран и поверхностно-активных веществ дыхательных путей, а также как модельная система в биохимических исследованиях. Слово «милена» в запросе, как правило, является искажённым написанием термина «мицелла».

¶Мицеллообразование

Мицеллы возникают в растворе при достижении веществом определённой концентрации — критической концентрации мицеллообразования (ККМ, англ. CMC). Ниже этой концентрации амфифильные молекулы существуют в виде отдельных мономеров, диспергированных в растворителе. При превышении ККМ молекулы самопроизвольно ассоциируют в агрегаты, поскольку гидрофобные фрагменты вытесняются из водной среды (гидрофобный эффект), а гидрофильные головки остаются в контакте с водой.

Форма мицелл зависит от концентрации, температуры, ионной силы раствора и геометрии молекул. Различают сферические, цилиндрические (стержневидные) и ламеллярные (слоистые) агрегаты. Число молекул в мицелле (агрегационное число) варьирует от нескольких десятков до нескольких тысяч в зависимости от системы.

¶Применение в фармации

¶Мицеллярные растворы как форма выпуска

Мицеллярные растворы используются в офтальмологии и оториноларингологии в качестве систем доставки лекарственных веществ. Примером служат глазные капли на основе поликсамера 407 (тетроновая кислота, блок-сополимер оксиэтилен-оксипропилен), которые образуют мицеллярную структуру, растворяющую гидрофобные субстанции и обеспечивающую их равномерное распределение по поверхности глаза.

В дерматологии мицеллярные растворы применяются для очищения кожи и снятия косметики. Их поверхностно-активные компоненты формируют мицеллы, которые связывают себум, частицы пыли и декоративную косметику, не разрушая липидный барьер эпидермиса.

¶Микеллярные системы в пероральной доставке

Мицеллярные формы применяются для повышения биодоступности плохо растворимых лекарственных веществ. Внутрь мицеллы гидрофобные препараты переводятся в растворённое состояние, что ускоряет их всасывание в желудочно-кишечном тракте. На основе такого принципа построены, например, препараты, содержащие витамин Е (токоферол) в мицеллярной форме.

¶Роль в физиологии

¶Поверхностно-активное вещество лёгких

В лёгких человека и млекопитающих альвеолы выстланы сурфактантом — смесью фосфолипидов (преимущественно дипальмитилфосфатидилхолина) и специфических белков (SP-B, SP-C). Сурфактант образует мицеллярные и ламеллярные структуры на границе воздух-жидкость, что снижает поверхностное натяжение и предотвращает спадение альвеол при выдохе. Недостаточность сурфактанта у недоношенных новорождённых приводит к респираторному дистресс-синдрому, который лечат введением экзогенного сурфактанта.

¶Желчь и липидное пищеварение

Жёлчные кислоты в кишечнике образуют мицеллы, включая в себя жиры и жирорастворимые витамины (A, D, E, K). Этот процесс — ключевой этап эмульгирования и всасывания липидов. Нарушение мицеллообразования (при болезнях печени, желчевыводящих путей, поджелудочной железы) приводит к стеаторее и дефициту жирорастворимых витаминов.

¶Мицеллы в лабораторной диагностике

В биохимии и молекулярной биологии мицеллы детергентов используются для растворения мембранных белков без их денатурации. Детергентные мицеллы окружает гидрофобную часть белка, имитируя липидный бильярд. Этот принцип лежит в основе электрофореза мембранных белков в SDS-гелях: натрий лаурилсульфат (SDS) образует мицеллы и связывает белки, обеспечивая их разделение по молекулярной массе.

В иммунохимических тестах (ИФА, иммунохроматографические экспресс-тесты) мицеллярные структуры могут использоваться для усиления сигнала и повышения чувствительности детекции.

¶Классификация агрегатов сурфактантов

¶История

Понятие мицеллы введено в химию коллоидов в конце XIX века. Термин связывают с работами немецкого химика Вильгельма Вальдена (1906) и исследователей коллоидной химии школы Вильгельма Оствальда. В медицине мицеллярные системы начали применяться с развитием фармацевтической технологии во второй половине XX века, а сурфактантная теория альвеолярного дыхания была разработана в 1950-х годах (Ричард Патти, Джон Клементс).

¶Источники

• Физическая химия: учебник для вузов / под ред. В. А. Киреева
• Лекарственная терапия: учебное пособие / под ред. Р. В. Осиповой
• Clements J. A. Surface tension of lung extracts // Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 1957
• Attard G. Surfactant Science: A Practical Introduction // CRC Press
• Руководство по пульмонологии / под ред. А. Г. Чучалина