Учёные создали самоорганизующиеся нанокапсулы для доставки лекарств, вдохновившись гусеницами

Учёные из Наньянского технологического университета (Сингапур) использовали способность к самоорганизации белков из кутикулы гусениц кукурузного мотылька (Ostrinia furnacalis), чтобы создать наноразмерные капсулы для доставки лекарств и матричной РНК (mRNA).

Принцип, подсмотренный у природы

Исследователи проанализировали белки кутикулы головы гусеницы и выявили три пептида (цепи аминокислот), способные самостоятельно собираться в упорядоченные структуры. Эти пептиды содержали повторяющуюся последовательность из пяти и более аминокислот.

Двухэтапный процесс самоорганизации

Учёные создали синтетические версии природных пептидов и растворили их в воде. Добавление органического растворителя ацетона запускает самоорганизацию:

  1. Сразу после добавления ацетона образуются капли пептидного раствора.
  2. Диффузия ацетона в капли и воды из капель создаёт градиент концентрации, заставляющий пептиды собираться в β-слои, формируя сферические полые нанокапсулы.

Весь процесс занимает менее 10 минут. Размер капсул можно регулировать, изменяя соотношение пептидов и изофорондиизоцианата, который стабилизирует структуру.

Универсальная система доставки

Исследования показали, что нанокапсулы могут переносить различный «груз»:

Капсулы нетоксичны и успешно поглощаются разными типами клеток.

Перспективы и дальнейшие шаги

Это первый случай создания пептидных нанокапсул без использования шаблонов. Учёные подали заявку на патент, а результаты исследования опубликованы в журнале Nature Nanotechnology (апрель 2024).

В дальнейшем команда планирует использовать искусственный интеллект и машинное обучение для автоматического поиска других природных самоорганизующихся пептидов.