Золотые нанозвёзды для доставки веществ в клетки

Исследователи из РАН разработали новый метод синтеза звездообразных наночастиц на основе лазерного облучения. Широкий диапазон настраиваемых условий позволяет создавать комфортную среду для доставки различных веществ в разные типы клеток. Результаты опубликованы в Journal of Biophotonics. Работа поддержана Российским научным фондом (РНФ).

Авторы нового исследования разработали метод доставки с использованием золотых нанозвёзд — звездообразных наночастиц с острыми шипами. Их получили восстановлением ионов золота на сферических зародышах того же металла. Затем нанозвёзды осаждали в виде монослоев на пластиковую поверхность и покрывали клетками. Лазерное облучение вызывало распространение электромагнитных волн по поверхности наночастиц, что и транспортировало вещества в клетку.

Для проверки эффективности метода учёные использовали pGFP (кольцевую ДНК с геном флуоресцентного белка), доставляя её в клетки HeLa (линия рака шейки матки человека). Эффективность метода для модельных клеток составила более 95%. Создание щадящих условий обеспечило почти абсолютную выживаемость клеток (около 92%), тогда как при доставке одним из самых популярных методов — с использованием химического агента TurboFect — выживало около 75% клеток.

Разработанный метод проще и дешевле традиционных коммерческих систем доставки молекул в клетку. К преимуществам также относится отсутствие прямого контакта целевых веществ и клеток с наночастицами, что снижает вероятность повреждения. Кроме того, шипованная поверхность нанозвёзд создаёт комфортные условия для роста и адгезии клеток, что делает метод применимым для доставки широкого спектра молекул в разные клетки.

«Мы разработали и оптимизировали новую платформу для создания пор в клетках на основе монослоев золотых нанозвёзд с использованием непрерывного лазерного излучения. С помощью этого метода можно производить высокоэффективную внутриклеточную доставку различных веществ в щадящих условиях. Мы предполагаем, что методы с использованием таких наночастиц могут стать альтернативой существующим технологиям внутриклеточной доставки биомолекул для использования в генной терапии, направленном применении лекарств, получении модифицированных клеточных культур и других биомедицинских исследованиях», — поясняет Тимофей Пылаев, один из авторов исследования из РАН.