Предсказание реакции наночастиц в организме человека

Исследователи из Университета Северной Каролины разработали метод прогнозирования взаимодействия наночастиц с биологическими системами, включая организм человека. Эта работа может улучшить безопасность обращения с наноматериалами для человека и окружающей среды, а также найти применение в доставке лекарств.

Ученые — доктор Джим Ривиер, профессор фармакологии и директор Центра исследований химической токсикологии и фармакокинетики, доктор Нэнси Монтейро-Ривиер, профессор исследовательской дерматологии и токсикологии, и доктор Синь-Жуй Ся, доцент фармакологии — стремились создать метод биологической характеристики наночастиц. Этот инструмент скрининга позволит другим ученым увидеть, как различные наночастицы могут реагировать внутри тела.

«Мы хотели найти биологически релевантный способ определить, как наноматериалы взаимодействуют с клетками», — говорит Ривиер. — «Когда наноматериал попадает в организм человека, он немедленно связывается с различными белками и аминокислотами. Молекулы, с которыми связывается частица, определят, куда она направится».

Этот процесс связывания также влияет на поведение частицы в организме. По словам Монтейро-Ривиер, аминокислоты и белки, покрывающие наночастицу, меняют её форму и поверхностные свойства, потенциально усиливая или уменьшая такие характеристики, как токсичность или, в медицинских приложениях, способность частицы доставлять лекарства к целевым клеткам.

Для создания инструмента скрининга команда использовала серию химических веществ для зондирования поверхностей различных наночастиц, применяя методики, ранее разработанные Ся. Размер и поверхностные характеристики наночастицы определяют типы материалов, с которыми она будет связываться. После определения этих параметров исследователи могут создать «отпечатки пальцев», идентифицирующие способы взаимодействия конкретной частицы с биологическими молекулами. Эти «отпечатки» позволяют предсказать, как данная наночастица может вести себя внутри организма.

Результаты исследования опубликованы в онлайн-версии журнала Nature Nanotechnology от 23 августа.

«Эта информация позволит нам предсказать, где конкретный наноматериал окажется в организме человека и будет ли он поглощен определенными клетками», — добавляет Ривиер. — «Это, в свою очередь, даст лучшее представление о том, какие наночастицы могут быть полезны для доставки лекарств, а какие могут быть опасны для человека или окружающей среды».