Наночастицы, покрытые активными ингредиентами, могут разрушать раковые клетки

Наночастицы, покрытые активными ингредиентами, могут разрушать раковые клетки

Наночастицы обладают способностью легко проникать в клетки. Впервые изображения 3D-микроскопии высокого разрешения с BESSY II дают новое представление об их распределении и функции.

Трехмерная архитектура клетки с различными органеллами: митохондрии (зеленые), лизосомы (фиолетовые), мультивезикулярные тела (красные), эндоплазматическая сеть (крем). Изображение предоставлено: © Burcu Kepsutlu / HZB.

Например, специфические наночастицы имеют тенденцию накапливаться преимущественно в определенных органеллах клетки. Это может привести к увеличению затрат энергии в ячейке.

Ячейка выглядит так, как будто она только что пробежала марафон, по-видимому, клетке требуется энергия для поглощения таких наночастиц .

Доктор Джеймс МакНалли, ведущий автор исследования и биофизик, Гельмгольц-Центр, Берлин

В настоящее время наночастицы встречаются не только в косметических продуктах, но они вездесущи в воздухе, почве, воде и пище. Поскольку они очень маленькие, они легко попадают в клетки организма человека. Это также важно для медицинских применений: наночастицы, покрытые активными ингредиентами, могут, в частности, вводиться в клетки, например, для уничтожения раковых клеток.

Но требуется больше понимания о распределении наночастиц в клетках, их функции там, и как эти эффекты зависят от их размера и покрытия.

Новое исследование на BESSY II, где группа профессора Герда Шнайдера может снимать рентгеновские микроскопические изображения с мягким, интенсивным рентгеновским излучением, предлагает новое понимание. Ученые из группы рентгеновской микроскопии, возглавляемой доктором Джеймсом МакНалли, биофизиком из HZB, проанализировали клетки, которые были по-разному покрыты наночастицами. Хотя размер наночастиц был точно таким же, они были покрыты различными активными ингредиентами.

Трехмерное изображение клетки и ее органелл

Рентгеновская микроскопия обеспечивает значительно лучшее разрешение, чем световая микроскопия, и намного лучший обзор, чем электронная микроскопия .

Герд Шнайдер, профессор, Helmholtz-Zentrum Berlin

Исследователи впервые получили комплексные трехмерные изображения с высоким разрешением клеток, обработанных наночастицами, в которых содержались органеллы, включая митохондрии, липидные капли, эндосомы и мультивезикулярные тела. Липидные капли действуют как запасы энергии в клетке, в то время как митохондрии метаболизируют эту энергию.

Накопление наночастиц

Исследование изображений показало, что наночастицы имеют тенденцию накапливаться преимущественно в подмножестве клеточных органелл. Кроме того, наночастицы изменяют количество определенных органелл за счет других органелл.

Изменения в количестве органелл были одинаковыми независимо от покрытия наночастиц. Это показывает, что различные типы покрытий из наночастиц могут давать сходный эффект. Дальнейшие исследования с другими типами клеток и с другими покрытиями наночастиц необходимы, чтобы оценить, насколько общий этот эффект.

Количество липидных капель уменьшается

« Рентгеновская микроскопия позволяет нам видеть клетку в целом, поэтому мы смогли наблюдать это поведение впервые », – объяснил МакНалли.

Мы обнаружили, что поглощение таких наночастиц увеличивает количество митохондрий и эндосом, в то время как другие органеллы, а именно липидные капли и мультивезикулярные тела, уменьшаются .

Бурку Кепсутлу, исследователь, Helmholtz-Zentrum Berlin

Кепсутлу провела эксперименты для своей докторской степени.

« Когда мы садимся на голодную диету или проводим марафон, мы видим аналогичные изменения в клетке, а именно увеличение митохондрий и уменьшение липидных капель », – добавил Макналли. « Очевидно, что клетке требуется энергия, чтобы поглотить наночастицы, и клетке кажется, что она только что пробежала марафон ».

Источник: https://www.helmholtz-berlin.de/

Source link