Доказательство существования сэндвич-суперструктуры графен-мембрана открывает мембран-специфичный способ доставки лекарств

Учёные из Института инженерии процессов (IPE) Китайской академии наук и Университета Цинхуа (THU) сообщили о сэндвич-суперструктуре оксида графена (GO), которая транспортируется через клеточные мембраны. Открытие, опубликованное в Science Advances, открывает мембран-специфичный способ доставки лекарств, который может значительно улучшить цитотоксические эффекты по сравнению с традиционными носителями.

Транспорт наночастиц на био-нано интерфейсах важен для клеточных ответов и биомедицинских применений. Как двумерные наноматериалы взаимодействуют или диффундируют внутри клеточной мембраны, было неизвестно, что препятствовало их применению в биомедицине.

«Сэндвич-структура графен-мембрана — это давно смоделированная суперструктура, но недоказанная in vitro. Мы рады предоставить существенные экспериментальные доказательства и открыть путь для новой мембран-специфичной доставки лекарств», — сказал профессор Вэй Вэй из Государственной ключевой лаборатории биохимической инженерии IPE.

Процесс формирования сэндвич-структуры GO был визуализирован в полностью гидратированном/нативном состоянии, также было выявлено значительное влияние на шероховатость клеток, текучесть клеток и жёсткость мембраны.

Кроме того, сэндвич-структура GO индуцировала большее проникновение лекарства и более быстрое время диффузии внутри липидного слоя мембраны, превзойдя по противораковой эффективности типичный липосомный носитель. По словам Вэй, эта особенность также чрезвычайно полезна при доставке адъювантов вакцин (например, лигандов мембранных рецепторов) для усиления иммунного эффекта.

Все клеточные взаимодействия, динамика диффузии и повышенная эффективность мембран-специфичной доставки лекарств сэндвич-структурой GO были смоделированы профессором Янь Литан из THU.

«Это очень хорошее исследование графен-мембранных суперструктур. Оно раскрывает различные режимы транспорта, наличие пор и ряд других потенциально интересных особенностей, связанных с этими системами», — сказали рецензенты Science Advances. «Более того, они демонстрируют применимость GO для доставки лекарств. В целом, статья очень своевременна и хорошо излагает историю».

Сэндвич-суперструктура на основе GO предлагает огромные возможности для проектирования, которые могут обеспечить значительное количество применений этих новых наноматериалов в передовых областях биологической и медицинской науки.