Коллектив исследователей из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Медико-генетического научного центра и Факультета химии Высшей школы экономики получил новые гибридные органо-неорганические материалы на основе оксида церия, свойства которых имитируют свойства природных ферментов (энзимов). Результаты исследований опубликованы в журналах New Journal of Chemistry и ACS Biomaterial Science and Engineering.

Нанокристаллический оксид церия является одним из перспективных кандидатов для создания новых типов биомедицинских препаратов, что связано с уникальной особенностью этого материала — способностью имитировать в живых системах функции некоторых энзимов, природных белков-катализаторов биохимических процессов. Для практического применения материалов на основе оксида церия необходимо понимать механизмы их биохимической активности и способы её регулирования. Наибольшее влияние на биоактивность наночастиц оказывают находящиеся на их поверхности органические молекулы, которые в избытке присутствуют в любых живых организмах. В своих новых работах российские учёные проанализировали, как взаимодействие наночастиц оксида церия с биогенными органическими соединениями может повлиять на его антиоксидантную и энзимоподобную активность.

Работу комментирует её руководитель, член-корреспондент РАН, директор ИОНХ РАН Владимир Иванов: «В течение последних двух недель были практически одновременно приняты к печати в высокорейтинговых журналах две статьи нашей группы, посвящённые проблеме создания новых биологически активных гибридных наноматериалов на основе оксида церия. Оксид церия обладает очень необычной для неорганических веществ особенностью — он способен выступать в качестве катализатора биохимических процессов в живых системах, то есть выполнять функции природных энзимов (ферментов). Подобные материалы были открыты сравнительно недавно и получили особое название — нанозимы. Анализ свойств таких материалов является одной из наиболее горячих тематик в современной науке о материалах.

Очевидно, что наночастицы, попадая в живой организм, взаимодействуют с биогенными веществами, которые, сорбируясь на поверхности частиц, могут очень существенным образом изменить как свои биохимические свойства, так и свойства самих частиц. Именно анализу данной проблемы и посвящены обе опубликованные нами статьи.

В первой работе мы проанализировали антиоксидантные и энзимоподобные свойства нанокристаллического диоксида церия, модифицированного различными биологически совместимыми и биогенными соединениями — цитратом аммония, мальтодекстрином, декстраном, γ-иммуноглобулином и фосфатидилхолином. Оказалось, что модифицирование поверхности наночастиц этими молекулами сильно изменяет их биохимические свойства. В частности, способность наночастиц диоксида церия имитировать свойства природного энзима супероксиддисмутазы увеличилась примерно в два раза после его взаимодействия с молекулами полисахаридов (мальтодекстрина или декстрана). Кроме того, при этом существенно увеличилась и антиоксидантная активность наночастиц. Напротив, в присутствии фосфатидилхолина и γ-иммуноглобулина антиоксидантные свойства наночастиц CeO₂ стали менее выраженными.

Вторая работа посвящена анализу способности альбумина — основного транспортного белка плазмы крови — связываться с биологически активными соединениями в присутствии наночастиц CeO₂. Оказалось, что при взаимодействии с наночастицами альбумин формирует на их поверхности плотную оболочку («белковую корону»), однако при этом он не теряет свою транспортную функцию и способен переносить лекарственные препараты (ибупрофен и варфарин) в плазме крови».

Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение №075-15-2020-779) и в рамках Государственного задания ИОНХ РАН.

Источник: пресс-секретарь ИОНХ РАН.