Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали модульные наночастицы, которые можно легко настраивать для воздействия на различные биологические объекты, такие как опухоли, вирусы или токсины. Поверхность наночастиц приспособлена для размещения любых биологических молекул, что позволяет адаптировать наночастицы для широкого спектра применений — от адресной доставки лекарств до нейтрализации биологических агентов. Прелесть этой технологии заключается в ее простоте и эффективности. Вместо того чтобы создавать совершенно новые наночастицы для каждого конкретного применения, исследователи теперь могут использовать модульную основу наночастиц и удобно присоединять к ним белки, нацеленные на нужный биологический объект. Раньше для создания наночастиц, предназначенных для различных биологических целей, требовалось каждый раз проходить от начала до конца новый синтетический процесс. Но с помощью новой технологии одна и та же модульная основа наночастиц может быть легко модифицирована для создания целого набора специализированных наночастиц.
О своей работе Чжан и его коллеги подробно рассказывают в статье, опубликованной 30 октября в журнале Nature Nanotechnology. Модульные наночастицы состоят из биоразлагаемых полимерных сердечников, покрытых генетически модифицированными клеточными мембранами. Ключевым элементом модульной конструкции является пара синтетических белков SpyCatcher и SpyTag, специально разработанных для спонтанного и эксклюзивного связывания друг с другом. Эта пара обычно используется в биологических исследованиях для объединения различных белков. В данном исследовании Чжан и его коллеги использовали эту пару для создания системы, позволяющей легко прикреплять интересующие их белки к поверхности наночастиц. Вот как это работает: SpyCatcher встраивается в поверхность наночастицы, а SpyTag химически связывается с интересующим белком, например, с белком, направленным против опухолей или вирусов. Когда белки, связанные с SpyTag, вступают в контакт с наночастицами, декорированными SpyCatcher, они легко связываются друг с другом, что позволяет без труда прикрепить интересующие белки к поверхности наночастиц. Например, для борьбы с опухолями SpyTag может быть связан с белком, предназначенным для поиска опухолевых клеток, и этот белок, связанный с SpyTag, прикрепляется к наночастице. Если цель сместится на конкретный вирус, то процесс будет таким же простым: достаточно связать SpyTag с белком, нацеленным на вирус, и прикрепить его к поверхности наночастицы.
Для создания модульных наночастиц исследователи сначала генетически модифицировали клетки эмбриональной почки человека (HEK) 293 — широко используемую в биологических исследованиях клеточную линию — для экспрессии на их поверхности белка SpyCatcher. Затем клеточные мембраны были выделены, разбиты на мелкие кусочки и нанесены на наночастицы из биоразлагаемого полимера. Затем эти наночастицы смешивались с белками, связанными со SpyTag. В данном исследовании использовались два различных белка: один — рецептор эпидермального фактора роста (EGFR), другой — рецептор эпидермального фактора роста человека 2 (HER2), которые распространены на поверхности различных раковых клеток. В качестве доказательства концепции исследователи испытали эти наночастицы на мышах с опухолями яичников. Наночастицы были нагружены доцетакселом, химиотерапевтическим препаратом, и вводились мышам путем внутривенных инъекций каждые три дня в течение четырех инъекций. Лечение наночастицами подавляло рост опухоли и повышало выживаемость. Медиана выживаемости мышей, получавших лечение, составила 63-71 день, в то время как медиана выживаемости мышей, не получавших лечения, составила 24-29 дней. Исследователи планируют и дальше совершенствовать модульную платформу наночастиц для адресной доставки лекарств. Помимо лечения рака, Чжан с нетерпением ждет других потенциальных применений этой технологии.
30.10.2023 |
Нано
Уникальное наноустройство открывает путь к новым беспроводным каналам связи | |
Многим знакома эта сцена: вы работае... |
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры | |
Учёные из Корейского научно-исследователь... |
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке | |
Исследователи из Техасского университета ... |
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу» | |
Когда молекулы облучают инфракрасным светом, о... |
Ученые наблюдали избирательную люминесценцию золотых хиральных наночастиц | |
При облучении хиральных золотых наночастиц фем... |
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище | |
Потребность в устойчивых и экологичн... |
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени | |
Разработана революционная технология, позволяю... |
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
Nature Materials: Новаторские нанополости раздвигают горизонты в удержании света | |
Команда европейских и израильских физиков... |
Nature: В нанотрубках обнаружена сверхэластичность, вызванная окислением | |
Окисление может ухудшить свойства и функц... |
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды | |
Новое исследование физики вибрирующих нанопузы... |
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной | |
Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни... |
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения | |
Нейродегенеративными заболеваниями, такими как... |
Nature Nanotechnology: Созданы новые пикопружины для биомедицинских нужд | |
Исследователи из Хемница, Дрездена и ... |
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод | |
Исследовательская группа, состоящая из со... |
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах | |
Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б... |
Nano Today: Революционные нанодроны делают возможным таргетное лечение рака | |
Новаторское исследование, проведенное под ... |
Создан нанокатализатор для преодоления ограничений технологии электролиза воды | |
Зеленый водород можно получить с помощью ... |
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры | |
У всех представителей животного царства есть ж... |
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей | |
Исследование, проведенное докторантом Пабло С.... |
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц | |
Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ... |
Создан наноматериал, безопасно удаляющий прекурсоры мелкодисперсной пыли | |
За последнее десятилетие состояние мелкодиспер... |
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона | |
Нанопластики взаимодействуют с особым бел... |
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл | |
Наноинженеры создали квазикристалл &mdash... |
Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями | |
Инженеры Калифорнийского университета в С... |
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе | |
Исследователи показали, что принципы рабо... |
Из нанотрубок убрали углерод, и их стало намного больше | |
Исследователи из Tokyo Metropolitan Unive... |
Cочетание 2d материалов приводит к созданию структур с удивительными свойствами | |
Создание новых материалов путем комбинирования... |
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь | |
Высокотемпературное пламя используется для&nbs... |