В лаборатории геохимии и аналитической химии благородных металлов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН разрабатывают методы получения и исследования строения и свойств наночастиц, предназначенных для решения биомедицинских задач.

Введение таких частиц-носителей лекарственных препаратов, в кровоток в терапевтических или диагностических целях обеспечивает их доставку к органам-мишеням, но может быть осложнено взаимодействием наночастиц с компонентами крови, в первую очередь белками. Результаты исследования опубликованы в международном журнале Mendeleev Communication

В результате этого взаимодействия на поверхности наночастиц формируется слой белковых молекул — «белковая корона», которая зачастую сильно изменяет свойства наноматериала, его способность к высвобождению доставляемого медицинского препарата, а, следовательно, биохимическое поведение и величину терапевтического эффекта. Возможности исследования образования «белковой короны» в реальных условиях (in vivo) ограничены сложностью состава биологических жидкостей и зависимостью этого процесса от большого числа факторов, поэтому взаимодействие наночастиц с белками сначала изучают в модельных экспериментах in vitro («в пробирке»).

«В представленной работе взаимодействие наночастиц с белковыми компонентами биологических жидкостей исследованы на примере взаимодействия магнитных наночастиц из Fe₃O₄@SiO₂ (модифицированных оксидов железа, зарекомендовавших себя в качестве перспективного средства управляемой доставки лекарств) с альбумином. Альбумин — белок, содержание которого в сыворотке крови является доминирующим», — прокомментировала доктор химических наук, заведующая лабораторией геохимии и аналитической химии благородных металлов ГЕОХИ РАН Ирина Витальевна Кубракова.

Для наноматериала состава Fe₃O₄@SiO₂ (рис. 1) с привлечением сорбционных, хроматографических, спектральных методов и метода динамического рассеяния света получены и проанализированы изотермы сорбции альбумина в различных средах, данные электронной микроскопии о размерах частиц, а также спектры наночастиц в видимой области в присутствии различных количеств белка.

На основе подхода, предложенного авторами ранее, экспериментально выявлены границы образования первого упорядоченного слоя (монослоя) белка (так называемой «твёрдой короны»), прочно связанного с поверхностью наночастиц, и последующего формирования слоя с более рыхлой структурой («мягкой короны») (рис. 2). Этот подход позволяет расчётным путем различить моно- и мультислои, используя данные сорбционных экспериментов. Способ может послужить инструментом исследования образования многослойной «короны» отдельными компонентами биологических жидкостей на поверхности наночастиц различного состава и структуры, что позволит облегчить выбор наиболее перспективных наноматериалов для диагностики и лечения различных заболеваний.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Источник: ГЕОХИ РАН.