Обновлённый метод 1950-х позволяет очистить организм от наночастиц
Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) модернизировали 65-летний лабораторный метод для самой чистой на сегодняшний день сепарации синтетических наночастиц от живого организма. Метод позволит точнее оценивать потенциальное воздействие наночастиц на окружающую среду и здоровье, подсчитывая, сколько частиц действительно поглощено организмом.
Работа опубликована в журнале ACS Nano.
В качестве модельного организма использовалась нематода Caenorhabditis elegans. Исследователи изучали поглощение ею инженерных наночастиц (ENPs) — частиц размером от 1 до 100 нанометров. Традиционные методы подсчёта поглощённых ENPs (промывка водой, центрифугирование, сублимационная сушка и анализ методом ICP-MS) давали завышенные результаты — десятки тысяч частиц на червя. Учёные предположили, что ICP-MS детектирует как поглощённые частицы, так и адсорбированные на кутикуле червя.
Для решения проблемы был применён метод центрифугирования в градиенте плотности сахарозы, ранее использовавшийся для выделения C. elegans из культуральной среды.
- Образцы C. elegans обрабатывали низкими и высокими концентрациями золотых наносфер диаметром 30 и 60 нм.
- После центрифугирования и удаления супернатанта осадок (черви и ENPs) дважды центрифугировали в солевом растворе.
- Затем проводили центрифугирование в специально разработанном
градиенте плотности сахарозы:
- Верхний слой: солевой раствор (улавливает избыточные ENPs).
- Ниже: три слоя сахарозы с возрастающей плотностью (20%, 40% и 50%) для изоляции C. elegans.
- За этим следовали три промывки водой и центрифугирование для получения конечного осадка, содержащего только червей с поглощёнными ENPs.
Анализ масс-спектрометрией (ICP-MS) показал уровни золота, соответствующие ожидаемому количеству поглощённых ENPs. Подтверждение успеха метода получено с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM).
«Для меня моментом озарения стало, когда я впервые увидел золотые ENPs на снимках поперечного сечения образцов C. elegans, обработанных в градиенте плотности сахарозы», — сказала ведущий автор Моник Джонсон.
На снимках SEM высокого разрешения видно, что в образцах, обработанных новым методом, наночастицы находятся только в пищеварительном тракте червя. На кутикуле (экзоскелете) частиц не обнаружено. В контрольных образцах (обработанных традиционным методом только с промывкой водой) наносферы были прикреплены к кутикуле.
Исследователи планируют усовершенствовать и валидировать свой метод для оценки поглощения ENPs C. elegans, чтобы снизить погрешность измерений в исследованиях нанотоксикологии.