Наночастицы испытают для проведения химических реакций в клетках

В условиях потребности в мельчайших терапевтических устройствах наблюдается растущий спрос на разработку наночастиц, которые способны транспортировать и поставлять препараты, предназначенные для отдельных клеток человеческого организма.

Недавно исследователи создали наночастицы, которые в определенных условиях самособираются, то есть привлекают дополнительные гостевые молекулы в свою структуру. Как крошечные субмарины, эти универсальные нанокурьеры могут перемещаться в водной среде, окружающей клетки, и перемещать гостевые молекулы через мембраны живых клеток для последовательной поставки груза.

Хотя поставки молекул внутрь клеток с помощью наночастиц удалось добиться ранее с помощью различных методов, ученые разработали наночастицы, способные к поставке и обмену дополнительными молекулами. На практике эти нанокурьеры весьма востребованы, отметил профессор химии Франциско Раймо из университета Майами.

«Способность поставлять различные виды внутрь клеток независимо, а также стимулировать их взаимодействие, исключительно во внутриклеточной среде, способна привести к развитию ценной стратегии активизации препаратов в клетках», сообщил Раймо.

Новые нанокурьеры в диаметре составляют 15 нанометров. Они представляют собой надмолекулярные конструкции, состоящие из стандартных блоков под названием амфифильных полимеров. Эти нанокурьеры удерживают гостевые молекулы в пределах нерастворимой в воде внутренней части и используют растворимую в воде внешнюю часть для перемещения в водной среде. В итоге эти наномеханизмы идеальны для перемещения молекул, которые в иных условиях были бы нерастворимыми в воде, через жидкую среду.

«Оказавшись в живой клетке, частицы смешиваются и обмениваются грузом. Это взаимодействие способствует передаче энергии между усвоенными молекулами», пояснил Раймо. „Если дополнительные доноры и акцепторы энергии вводятся отдельно и последовательно, передача энергии между ними происходит исключительно в пределах внутриклеточной среды. А поскольку есть передача энергии, то акцепторы испускают флуоресцентный сигнал, который виден в микроскоп“.

Для данного механизма важны нековалентные связи, произвольно скрепляющие надмолекулярные конструкции. Эти слабые связи существуют между молекулами с дополнительными формами и электронными свойствами. Они отвечают за способность надмолекул спонтанно собираться в жидкой среде. В определенных условиях обратимость этих слабых нековалентных связей позволяет надмолекулярным конструкциям обмениваться компонентами и грузом.

Эксперименты проводились на клеточных культурах. Пока неизвестно, смогут ли наночастицы перемещаться по кровотоку.

«Нам бы очень этого хотелось, но доказательств пока нет», заявил Раймо. „Мы работаем в данном направлении“.

Следующая фаза исследования включает демонстрацию того, что данный метод может использоваться для проведения химических реакция в клетках, а не только для передачи энергии.

«Размер наночастиц, их динамическая природа и то, что реакции проходят в нормальных биологических условиях, делает наночастицы идеальным транспортом для управляемой активации терапии непосредственно в клетках», заключил ученый.