Ионное силовое поле предотвращает связывание белков с наночастицами

Ионное силовое поле предотвращает связывание белков с наночастицами

Наночастицы являются многообещающим средством доставки лекарств, предлагая возможность вводить лекарства непосредственно в определенную часть тела и избегать ужасных побочных эффектов, которые так часто наблюдаются при химиотерапевтических препаратах.

Но есть проблема. Наночастицы пытаются преодолеть первую линию защиты иммунной системы: белки в сыворотке крови, которые помечают потенциальных захватчиков. Из-за этого только около 1 процента наночастиц достигают намеченной цели.

«Никто не избежит гнева сывороточных белков», – сказал Эден Таннер, бывший научный сотрудник по биоинженерии Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS).

Теперь Таннер и группа исследователей во главе с Самиром Митраготри, профессором биоинженерии Хиллера и профессором биологической инженерии Хансйоргом Виссом в SEAS, разработали ионное силовое поле, которое предотвращает связывание белков и мечение наночастиц.

В экспериментах на мышах наночастицы, покрытые ионной жидкостью, выжили в организме значительно дольше, чем частицы без покрытия, и, что удивительно, 50 процентов наночастиц попали в легкие. Впервые ионные жидкости были использованы для защиты наночастиц в кровотоке.

«Тот факт, что это покрытие позволяет наночастицам скользить мимо белков сыворотки и перемещаться по эритроцитам, действительно удивительно, потому что как только вы научитесь эффективно бороться с иммунной системой, откроется множество возможностей, ", – сказал Митраготри, который также является основным преподавателем Гарвардского института биологической инженерии Висса

Исследование опубликовано в Science Advances .

Ионные жидкости, в основном жидкие соли, представляют собой хорошо настраиваемые материалы, способные удерживать заряд.

«Мы знали, что белки сыворотки очищают наночастицы в кровотоке, прикрепляясь к поверхности частицы, и мы знали, что определенные ионные жидкости могут либо стабилизировать, либо дестабилизировать белки», сказал Таннер, который сейчас доцент кафедры химии и биохимии Университета Миссисипи. «Вопрос был в том, можем ли мы использовать свойства ионных жидкостей, чтобы наночастицы могли незаметно проскальзывать мимо белков».

« Самое замечательное в ионных жидкостях состоит в том, что каждое небольшое изменение, которое вы вносите в их химический состав, приводит к значительному изменению их свойств», – сказала Кристин Хамадани, бывшая аспирантка SEAS и первый автор книги бумага. «Изменяя одну углеродную связь, вы можете изменить, притягивает она или отталкивает белки».

Хамадани в настоящее время учится в аспирантуре лаборатории Таннера в Университете Миссисипи.

Исследователи покрыли свои наночастицы ионной жидкостью гексеноатом холина, которая имеет отвращение к белкам сыворотки. Попадая в организм, эти покрытые ионной жидкостью наночастицы, по-видимому, спонтанно прикреплялись к поверхности эритроцитов и циркулировали, пока не достигли плотной капиллярной системы легких, где частицы отрезались от ткани легких.

«Это явление автостопа было действительно неожиданным открытием, », – сказал Митраготри. «Предыдущие методы автостопа требовали специальной обработки, чтобы наночастицы прикреплялись к эритроцитам, и даже тогда они оставались в заданном месте только около шести часов. Здесь мы показали, что 50 процентов введенной дозы все еще находится в легких. через 24 часа "

Исследовательской группе все еще необходимо понять точный механизм, объясняющий, почему эти частицы так хорошо проникают в ткань легких, но исследование демонстрирует, насколько точной может быть система.

«Это такая модульная технология», – сказала Таннер, которая планирует продолжить исследования в своей лаборатории в Университете Миссисипи. «Любая наночастица с измененной поверхностью может быть покрыта ионными жидкостями, и существуют миллионы ионных жидкостей, которые можно настроить для получения различных свойств. Вы можете настроить наночастицу и жидкость на определенные участки тела».

«Нам, как области, нужно как можно больше инструментов, чтобы бороться с иммунной системой и доставлять лекарства туда, куда им нужно, », – сказал Митраготри. «Ионные жидкости – новейший инструмент на этом фронте».

Соавтором исследования был Морган Дж. Гетц.

Источник: https://www.seas.harvard.edu/

Source link