25.08.2021

Ученые выяснили, как наночастицы ведут себя в живых клетках

Ученые выяснили, как наночастицы ведут себя в живых клетках

Российские ученые предложили новый подход к оценке параметров диффузионного движения наночастиц в цитоплазме живых клеток, понимание особенностей которого поможет в диагностике и лечении многих заболеваний. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в Journal of Physical Chemistry Letters.

Для диагностики и терапии заболеваний сегодня активно применяются наночастицы. Но высокая концентрация в живых клетках различных макромолекул — белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот — затрудняет понимание того, как именно протекают в организме химические и биологические процессы с участием наночастиц.

Из-за уменьшения свободного объема клеточного раствора вследствие скопления макромолекул наночастицы теряют способность к нормальному распределению в клеточной среде и ведут себя совершенно иначе, чем в пробирке. Это влияет на результаты лабораторных исследований наночастиц в растворах, которые могут серьезно отличаться от того, что происходит в живых клетках. Однако качество медицинской диагностики напрямую зависит от изучения поведения наночастиц, которые вводятся в организм для диагностики, в условиях «переполненности».

Сегодня для оценки параметров диффузии частиц чаще всего применяются методы флуоресцентной корреляционной спектроскопии и динамического рассеяния света, но они имеют целый ряд недостатков. Российские ученые предложили использовать для анализа и оценки параметров диффузии и гидродинамических свойств наночастиц мессбауэровскую спектроскопию — метод ядерного гамма-резонанса. Он позволяет проводить точный анализ поведения железосодержащих наночастиц, которые широко применяются для адресной доставки лекарств, проведения МРТ и лечения методом гипертермии.

В качестве опытных образцов ученые, используя изотоп железа-57, синтезировали наночастицы на основе феррита кобальта с размером, сопоставимым с размером белков крови. Для эффективной работы наночастиц важно доставить их через гистогематические барьеры к очагу заболевания. Механизм пассивной доставки за счет проникновения наночастиц через поры диаметром 50-200 нанометров хорошо изучен, но очевидно, что более крупные частицы не смогут проходить через такие поры.

Ученые смогли показать, что традиционные методы, такие как метод динамического рассеяния света, могут «завышать» значения размера наночастиц, что приводит к неверной трактовке получаемых данных и возможной ложной отбраковке перспективных наночастиц. Применение мессбауэровской микроскопии позволяет точно определять параметры диффузии металлосодержащих наночастиц в многокомпонентной среде, и поможет ученым продвинуться в разработке эффективных методов диагностики и лечения многих заболеваний.



СМОТРИТЕ ТАКЖЕ