Новости онкологии

21/11

Химики придумали магнитный тормоз для реакций биокатализа

21/11/2017
С помощью магнитного поля можно управлять скоростью взаимодействия фермента и субстрата, заключенных в магнитных наночастицах. Ученые из Университета Джорджии и Университета Кларксона исследовали этот способ управления биокатализом и показали, что с его помощью можно доставлять лекарства в нужные органы, например, раковые опухоли. Статья опубликована в новом журнале Nature Catalysis.

Использование материалов, позволяющих контролировать высвобождение различных биологических молекул, очень перспективно для направленной доставки лекарств, разработки биотехнологий и биосенсоров. Поскольку биологические ткани нечувствительны к слабым магнитным полям, ученые предложили использовать в качестве подобных материалов магнитные наночастицы, переносящие некоторое вещество. Под действием внешнего поля наночастицы преобразуют магнитную энергию и вызывают физические или химические изменения в этом веществе.

Например, с помощью наночастиц можно переносить энзимы (ферменты), которые катализируют (ускоряют) протекающие в живых организмах химические реакции. Если доставить нужное вещество вместе с ферментом в ткани, можно управлять протекающими в них реакциями — например, уничтожить раковые клетки. К сожалению, несмотря на то, что ферменты очень избирательны, они все-таки могут взаимодействовать с различными субстратами, разлагаются другими ферментами и поглощаются, не достигая своей цели. Поэтому необходимо разработать способы сохранить ферменты и доставить их точно в нужное место.

В данной работе ученые разработали такой способ, который позволяет управлять биокатализом с помощью одного только магнитного поля, не полагаясь на изменения температуры, pH или концентрации солей. Для этого они использовали два типа магнитных наночастиц, одна из которых переносила энзим (E-частицы), а другая — субстрат (S-частицы). В основе частиц лежало ядро, состоящее из ферромагнетика Fe3O4 и покрытое оболочкой из оксида кремния SiO2, в качестве фермента выступал папаин, а в качестве субстрата — флуоресцирующий краситель бычий сывороточный альбумин (FD-BSA). При приложении внешнего магнитного поля E-частицы и S-частицы сближались, и энзим начинал взаимодействовать с субстратом. Кроме того, наночастицы были дополнительно покрыты полимерной оболочкой, чтобы предотвратить случайное взаимодействие энзима и субстрата при отсутствии магнитного поля.

Чтобы доказать эффективность предложенного метода, ученые провели несколько экспериментов, в которых они наблюдали за взаимодействием частиц во внешнем поле и без него. Скорость взаимодействия исследователи оценили по свечению высвобождавшегося в ходе реакции FD-BSA. Кроме того, ученые проверили, как быстро высвобождается краситель S-наночастиц, помещенных в раствор папаина. Оказалось, что высвобождение красителя происходит намного быстрее при приложении магнитного поля, чем без него, что подтверждало эффективность способа.

Затем ученые исследовали, как магнитное поле влияет на биокатализ, то есть на скорость образования полимерных цепочек папаина и FD-BSA. Наблюдения экспериментаторы вели с помощью атомно-силовой и криоэлектронной, а также темнопольной оптической микроскопии. Концентрации S- и E-частиц были одинаковы. Чем больше было магнитное поле и чем выше концентрация наночастиц, тем длиннее образовывались полимерные цепочки.

Кроме того, ученые проверили, можно ли с помощью предложенного ими способа управлять доставкой лекарств к нужным органам. Для этого они взяли образец раковых клеток 4T1 (клеточная линия рака молочной железы мыши) и наблюдали, как изменяется число клеток со временем в зависимости от концентрации наночастиц и приложения внешнего магнитного поля. В этот раз вместо красителя, переносимого S-наночастицами, использовался доксорубицин, применяемый при химиотерапии. Как и ожидалось, активность раковых клеток заметно снижалась в образцах с наночастицами, к которым прикладывалось магнитное поле. В то же время, в отсутствие поля доксорубицин почти не высвобождался. Это значит, что с помощью предложенного учеными способа химиотерапию при раковых заболеваниях можно сделать менее травматической.

Источник

Написать нам

Oncopass
  • 117420, Москва, улица Наметкина, 10Б, строение 1
  • +7(495)923-49-93
  • info@oncopass.com
Согласие на обработку персональных данных
Согласие на обработку персональных данных Настоящим в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года свободно, своей волей и в своем интересе выражаю свое безусловное согласие на обработку моих персональных данных ООО Лаборатория Инновационных Систем (ОГРН:1097746279212, ИНН:7728700459), зарегистрированным в соответствии с законодательством РФ по адресу: 117393, Москва, улица Профсоюзная, 66 (далее по тексту - Оператор). Персональные данные - любая информация, относящаяся к определенному или определяемому на основании такой информации физическому лицу. Настоящее Согласие выдано мною на обработку следующих персональных данных: - Email; - Фамилия; - Имя. Согласие дано Оператору для совершения следующих действий с моими персональными данными с использованием средств автоматизации и/или без использования таких средств: сбор, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, обезличивание, передача третьим лицам для указанных ниже целей, а также осуществление любых иных действий, предусмотренных действующим законодательством РФ как неавтоматизированными, так и автоматизированными способами. Данное согласие дается Оператору и третьему лицу(-ам) ООО Интегрум Медиа (ИНН: 7728593126, ОГРН: 5067746346201) для обработки моих персональных данных в следующих целях: - для связи с отправителем сообщения. Настоящее согласие действует до момента его отзыва путем направления соответствующего уведомления на электронный адрес info@linsystems.ru. В случае отзыва мною согласия на обработку персональных данных Оператор вправе продолжить обработку персональных данных без моего согласия при наличии оснований, указанных в пунктах 2 – 11 части 1 статьи 6, части 2 статьи 10 и части 2 статьи 11 Федерального закона №152-ФЗ «О персональных данных» от 27.06.2006 г.
ПРИНИМАЮ
поделиться