Взаимодействие углеродных нанотрубок с гематоэнцефалическим барьером

Исследование, опубликованное в журнале Biomaterials, изучает взаимодействие углеродных нанотрубок с гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ). Работа выполнена в Институте фармацевтических наук Королевского колледжа Лондона. Эльжбета Пач и Белен Бальестерос из отдела электронной микроскопии ICN2 участвовали в исследованиях с помощью электронной микроскопии.

Исследование изучало способность аминофункционализированных многостенных углеродных нанотрубок (MWNTs-NH₃⁺) пересекать ГЭБ двумя путями:

• in vitro — с использованием ко-культурной модели ГЭБ, состоящей из первичных эндотелиальных клеток мозга свиньи (PBEC) и первичных астроцитов крысы.
• in vivo — после системного введения меченых радиоактивными изотопами f-MWNTs.

Исследование, проведенное в ICN2, подтвердило результаты и позволило лучше понять процессы. Изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии (TEM) и сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (STEM), показали:

• Клетки и плотные контакты между ними не были повреждены.
• Взаимодействие MWNTs-NH₃⁺ с плазматической мембраной эндотелиальных клеток происходило после четырех часов инкубации.
• MWNTs-NH₃⁺ пересекали монослой PBEC посредством энергозависимого трансцитоза.

Кроме того, просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (HRTEM) и спектроскопия потерь энергии электронов (EELS) показали, что графитовая структура MWNTs-NH₃⁺ сохранялась после поглощения клетками PBEC.

Ключевые выводы:

1. Впервые с помощью низковольтной STEM-визуализации была продемонстрирована способность MWNTs-NH₃⁺ пересекать ГЭБ in vitro. Это предоставило убедительные доказательства с использованием электронной микроскопии для каждого этапа процесса трансцитоза.
2. Результаты открывают путь к новым применениям углеродных нанотрубок, например, в качестве нанопереносчиков для доставки лекарств и биологических препаратов в мозг после системного введения.