Новая технология позволяет эффективно инкапсулировать и высвобождать биомолекулы и лекарства под действием УФ-света

Исследователи из Тель-Авивского университета разработали технологию для контролируемой инкапсуляции и высвобождения молекул под воздействием УФ-света.

Эффективная инкапсуляция молекул считается серьёзной технологической проблемой. Новая технология, обеспечивающая высокую эффективность инкапсуляции и большую ёмкость загрузки, может решить эту задачу. По оценкам учёных, технология позволит создать системы доставки для контролируемого высвобождения биомолекул и лекарств в организме с помощью внешних стимулов, таких как свет.

Исследование провёл аспирант Итаи Кацир под руководством доктора Аялы Лампель из Шмунисской школы биомедицины и исследований рака на факультете наук о жизни имени Уайза. Результаты опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Принцип работы, вдохновлённый вирусами

Технология вдохновлена вирусными компартментами, которые образует вирус кори. После заражения клетки-хозяина вирус формирует структуры, в которых происходят все реакции по сборке новых вирусных частиц. Эти структуры называются вирусными фабриками. Недавние исследования показали, что они представляют собой динамичные, жидкоподобные образования, возникающие в клетке-хозяине в процессе жидкофазного разделения.

На основе вирусного белка, ответственного за формирование этих фабрик, исследователи создали пептид (короткий минималистичный белок). Он образует компартменты, похожие на вирусные фабрики, для инкапсуляции биомолекул. Кроме того, в последовательность пептида был добавлен уникальный элемент, который позволяет контролировать инкапсуляцию и высвобождение молекул путём облучения компартментов УФ-светом.

Контроль с помощью света

Доктор Лампель поясняет: «Наша цель — создать жидкоподобные компартменты из комплекса пептида и молекул РНК, которые позволят эффективно инкапсулировать различные биомолекулы, сохраняя их нативную структуру. Спроектированные пептид и РНК образуют жидкоподобные компартменты, напоминающие вирусные фабрики».

«Мы модифицировали эти компартменты, сделав их чувствительными к стимулам, добавив в последовательность пептида защитную группу, которая расщепляется под действием УФ-излучения. Пептид с фотолабильной защитной группой образует с РНК компартменты, которые имеют более высокую эффективность инкапсуляции для различных молекул по сравнению с компартментами без защитной группы. Мы показали, что, облучая компартменты УФ-светом и высвобождая защитную группу, мы можем контролировать выход инкапсулированных биомолекул».

Перспективы применения

«Ещё одно уникальное свойство этой системы — высокая проницаемость и ёмкость загрузки инкапсулированных молекул, что ограничено в части существующих технологий. Таким образом, эта технология открывает возможности для биомедицинских и биотехнологических применений, включая инкапсуляцию, доставку и высвобождение лекарств, белков, антител или других терапевтических молекул», — добавляет доктор Лампель.