Учёные выяснили, почему золотые наночастицы проникают сквозь клеточные стенки
Клеточные мембраны эффективно защищают содержимое клетки, что затрудняет доставку лекарств, питательных веществ или биосенсоров без повреждения клетки. В 2008 году был открыт эффективный метод: использование наночастиц чистого золота, покрытых тонким слоем специального полимера. Однако механизм этого процесса оставался неизвестным.
Исследователи из MIT и Ecole Polytechnique de Lausanne выяснили, как работает этот процесс и каковы пределы размеров эффективных частиц. Результаты опубликованы в журнале Nano Letters.
Ключевые открытия:
- Механизм проникновения: Первый и ключевой этап — слияние покрытых наночастиц с липидами, из которых состоит клеточная стенка.
- Верхний предел размера: Существует максимальный размер частиц, способных проникнуть в клетку, который зависит от состава покрытия.
- Роль покрытия: Частицы покрыты монослоем (толщиной в одну молекулу) из смеси гидрофобных и гидрофильных компонентов. Само золото не оказывает прямого влияния на проникновение, но является удобной моделью.
- Целостность мембраны: Механизм проникновения, по-видимому, запечатывает отверстие сразу после прохода частицы, не позволяя даже малым молекулам просочиться внутрь.
Потенциальные применения:
- Терапия рака: Золото хорошо поглощает рентгеновские лучи. Наночастицы, проникшие в раковые клетки, можно нагреть излучением для разрушения клеток изнутри.
- Доставка лекарств: Механизм можно использовать для доставки препаратов в цитоплазму, присоединяя их к покрытию наночастиц. Ключевая задача — сделать покрытие селективным к определённым типам клеток.
- Биосенсоры: К покрытию можно прикреплять молекулы для детекции биохимических маркеров (например, белков) внутри клеток, что позволит отслеживать заболевания или метаболические процессы.
Таким образом, покрытие наночастиц может стать «ключом» для доставки в клетку молекул, которые в обычных условиях не способны преодолеть мембранный барьер.