Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями

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.

Это платформа, позволяющая быстро модифицировать функциональную биологическую наночастицу, — говорит Лянфанг Чжан, профессор наноинженерии в Школе инженерии Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.

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.

Это очень простой, упорядоченный и понятный подход к функционализации наночастиц для любого биологического применения, — говорит Чжан.

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.

Поскольку у нас есть модульная основа для наночастиц, мы можем легко прикрепить на ее поверхность нейтрализующий агент для нейтрализации вирусов и биологических токсинов, — сказал он.

Существует также возможность создания вакцин путем присоединения антигена к поверхности наночастицы с использованием этой модульной платформы. Это открывает возможности для различных новых терапевтических подходов.

30.10.2023


Подписаться в Telegram



Нано

ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище

Потребность в устойчивых и экологичн...

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
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
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит

Новости компаний, релизы

Ученые ТПУ выяснили, что заболевания ЦНС за последние 30 лет вышли на первое место по влиянию на здоровье населения
Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
В Петербурге снизилось количество разрушающих озоновый слой газов
Синергия виртуального сервера и облака: преимущества облачных VPS и VDS