Предсказание взаимодействия наночастиц в организме

Исследователи из Университета Северной Каролины разработали метод предсказания того, как наночастицы будут взаимодействовать 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.

Исследование провели три старших научных сотрудника: Джим Ривер, Нэнси Монтейро-Ривер и Синь-Жуй Ся. Результаты опубликованы в журнале Nature Nanotechnology. Целью работы было создание метода биологической характеристики наночастиц — инструмента скрининга, который позволит другим учёным увидеть, как различные наночастицы могут реагировать внутри организма.

«Мы хотели найти биологически релевантный способ определить, как наноматериалы реагируют с клетками», — объяснил доктор Ривер. — «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. Например, 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 исследования поверхностей различных наночастиц, применяя методики, ранее разработанные доктором Ся. Размер и поверхностные характеристики наночастицы определяют виды материалов, с которыми она будет связываться. Когда размер и поверхностные характеристики известны, исследователи могут создать «отпечатки пальцев», которые идентифицируют способы взаимодействия конкретной частицы с биологическими молекулами. Эти «отпечатки» позволяют предсказать, как данная наночастица может вести себя внутри организма.

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

Работа подробно описана в статье «An index for characterization of nanomaterials in biological systems». Аннотация доступна на сайте журнала.