Биомикроботы», способные находить и помечать различные макромолекулы в живых тканях организма, удалось синтезировать молодым ученым НИТУ «МИСИС». Они состоят из магнитных наночастиц и прикрепленных к ним антител и в будущем смогут визуализировать распределение белков в клетках. Результаты исследования опубликованы в международном журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.
В современной биомедицине наночастицы являются одним из самых перспективных и востребованных инструментов. В частности, магнитные наночастицы используются для адресной доставки лекарств, лечении с помощью гипертермией, магнитно-резонансной томографии (МРТ) в качестве контрастных агентов и для механических манипуляций в магнитном поле.
Одним из важнейших этапов онкотерапии является точное диагностирование и визуализация патологических клеток организма, которые способны значительное время себя не обнаруживать и затягивать развитие заболевания в поздние стадии. Для решения этой задачи «проблемные» клетки необходимо точечно находить и помечать особыми маркерами.
Сотрудники НИТУ «МИСиС» и РНИМУ им. Пирогова продемонстрировали, что магнитные наночастицы могут использоваться в виде микроботов, находящих и связывающихся склетками. Для этого наночастицы нужно особым образом соединить с антителами.
«Магнитные наночастицы могут «работать» в живом организме не сами по себе, а за счет органических оболочек, которые защищают их от окисления и деградации в агрессивных средах, а также повышают гидрофильность поверхности и снижают цитотоксичность, — рассказала автор работы, аспирант лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Анна Иванова.
Кроме того, если на стабилизированное покрытие наночастицы «прикрепить» определенные маркеры, такие как белки, ферменты и антитела, они могут нацеливать наночастицы в кровяном русле на специфические «мишени». Например, будут прикрепляться к белкам на поверхности клеток».
Чтобы создать такой «микробот», ученые сначала синтезировали с помощью термического разложения наночастицы оксида железа однородной формы и размером 40-50 нанометров. Затем, для того, чтобы материал мог функционировать в водных растворах, его модифицировали молекулами DOPAC. Это вещество 3,4-дигидроксигидрокоричная кислота, которое является производным нейромедиатора дофамина и может синтезироваться в самом организме.
Следующим этапом стала оптимизация поверхности частиц для работы в физиологических средах, это разработчики сделали с помощью полиэтиленгликоля. На заключительной стадии синтеза к наночастицам присоединили видоспецифические антитела с флуоресцентным красителем.
«Наши опыты показали, что полученные наночастицы с антителами специфически связываются с первичными антителами против белка α-тубулина и это визуализируется в цитоплазме в виде характерных волокон; и против β-катенина, который располагается на мембранах клетки и участвует в образовании межклеточных контактов», — добавил соавтор исследования, сотрудник «Биомедицинские наноматериалы» Алексей Никитин.
Таким образом, исследователи показали, что разработали работающую модель, на которую можно «пришивать» различные антитела. В настоящее время научный коллектив продолжает работу над оптимизацией полученного соединения.