В лаборатории геохимии и аналитической химии благородных металлов ГЕОХИ 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” (Pryazhnikov, ... Kubrakova, 2024)1
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, зав. 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 “твердой короны”), прочно связанного с поверхностью наночастиц, и последующего формирования слоя с более рыхлой структурой (“мягкой короны”) (Рис. 2). Этот подход позволяет расчетным 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.
1 Pryazhnikov D.V., Efanova O.O., Kubrakova I.V. (2024). Formation of a ‘protein corona’ on the Fe3O4@SiO2 nanoparticles surface, Mendeleev Communication, 34 (3), 427-429, https://doi.org/10.1016/j.mencom.2024.04.037
