Методы светоактивируемой полимеризации открывают новые возможности для внутриклеточных применений
Синтетические полимеры играют ключевую роль в клеточной биологии, выступая в качестве средств доставки ДНК и лекарств, флуоресцентных зондов для клеточного зондирования, биочернил для тканевой инженерии и имитируя биологическую функциональность (например, искусственные антиген-презентирующие клетки). Однако синтез полимеров внутри клеточной среды остаётся сложной задачей из-за сложных внутриклеточных условий, которые могут препятствовать или подавлять такие реакции.
В начале этого года команда профессора Гэн Цзиня из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук представила два инновационных метода внутриклеточной полимеризации с использованием световых стимулов для биомедицинских применений. Результаты опубликованы в Nature Protocols.
В исследовании учёные продемонстрировали инициацию реакций полимеризации, таких как полимеризация с переносом цепи с обратимым присоединением-фрагментацией или свободнорадикальная полимеризация, путём введения высокобиосовместимых мономеров в живые клетки и использования фотоактивации.
Они обнаружили, что световая инициация позволяет осуществлять точный пространственный и временной контроль над процессом полимеризации, обладает быстрой кинетикой реакции и хорошей биосовместимостью. Синтез макромолекулярных полимеров с различной структурой может быть достигнут в течение нескольких минут (обычно 5–10 минут, в зависимости от длины волны), что минимизирует клеточный стресс и позволяет избежать денатурации клеточного содержимого.
По сравнению с альтернативными методами, предложенный подход обладает потенциалом для модуляции различных клеточных функций, включая подвижность, дифференцировку, пролиферацию и межклеточные взаимодействия, что делает его перспективным направлением для терапевтических вмешательств.
Протокольная статья обобщает технические детали двух методов достижения внутриклеточной полимеризации: обычной фото-полимеризации посредством свободных радикалов и фотоиндуцированной полимеризации с переносом цепи с обратимым присоединением-фрагментацией через перенос электрона/энергии. Также предоставляются руководства по синтезу и выделению His-меченых внутриклеточных полимеров.
«Способность производить настраиваемые функциональные полимеры внутри клеток приближает нас к передовым терапевтическим стратегиям и инновационным методам биовизуализации, — сказал профессор Гэн. — Наше исследование может представлять собой захватывающий рубеж в области биомедицины, открывающий большие перспективы для будущего развития».