Исследователям удалось создать искусственные ЛПВП на основе наночастиц, которые могут стать перспективным средством по борьбе с атеросклерозом.

Липиды, являющиеся непременными компонентами всего живого, нерастворимы в воде, что определяет их возможность образовывать биологические мембраны. Они транспортируются в кровяном русле в составе растворимых белок-липидных комплексов, среди которых выделяют липопротеины высокой плотности (ЛПВП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), а также липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) и хиломикрон. Холестерин (или, как правильнее говорить с точки зрения химической номенклатуры, холестерол) — «бич» современной цивилизации и «виновник» большой части сердечно-сосудистых заболеваний (согласно общественному мнению) — входит в состав этих комплексов в различном соотношении и с разной вероятностью выпадения в осадок.

«Опасным» холестерин становится лишь когда нарушается метаболизм липидов, и в крови начинают преобладать липопротеины низкой плотности (ЛПНП), холестерин которых может образовывать атеросклеротические бляшки. Другой растворимый белок-липидный комплекс крови — липопротеины высокой плотности (ЛПВП) — наоборот, выводит холестерин из крови, транспортируя его в печень.

На самом деле, нарушение липидного обмена — один из многих факторов возникновения атеросклероза, наравне с ожирением, гиподинамией, курением, гипертонией, диабетом и другими, но от этого значимость обмена холестерола в организме не уменьшается.

Липопротеиновые комплексы состоят в основном из амфифильных (содержащих как гидрофильные, так и гидрофобные поверхности) белков аполипопротеинов и специфически связываемых ими липидов (главным образом, холестерола). В состав ЛПНП и ЛПОНП входит преимущественно холестерол (80 и 90 процентов по массе, соответственно), а в ЛПВП содержание белкa и липидов примерно одинаково (варьирует около 50 процентов). Составляющие ядро ЛПВП частицы, состоящие из аполипопротеинов А1 и А2 и фосфолипидов, иногда называют дисками из-за их дискообразной формы. После связывания холестерола эти частицы приобретают сферическую форму и переносят этот липид в печень. Холестерол из фракции ЛПВП, в отличие от ЛПНП и ЛПОНП, не образует атеросклеротических бляшек, из-за чего их (фракции) иногда называют «хорошим» и «плохим» холестерином, соответственно. Считается, что «хорошего» холестерина много не бывает, и безопасным для здоровья считается уровень ЛПВП не ниже 20—30 процентов от общего количества холестерол-связывающих липопротеидов.

Как правило, атеросклероз развивается на фоне хронической гиперхолестеринемии (повышенного содержания холестерина), но механизм этого заболевания заключается в нарушении липидного обмена, в результате которого не столько увеличивается общее содержание холестерола, сколько «сбивается» баланс между ЛПНП (концентрация возрастает) и ЛПВП (понижается). И если понизить «плохой» холестерин можно, соблюдая специальную диету, то повысить содержание ЛПВП довольно сложно. Учёные из Северо-западного Университета в Чикаго сумели создать искусственные наночастицы, по параметрам практически идентичные ЛПВП и эффективно связывающие холестерол. Возможно, в будущем это станет перспективным средством снижения «плохого» холестерина и лекарством против атеросклероза.

В качестве основы для наночастиц было выбрано золото как материал в высшей степени инертный (то есть, нетоксичный) и пригодный для получения наночастиц требуемого размера. Частицы золота заключают в оболочку аполипопротеина-1 (апо-А1) и фосфолипидов, и в результате получаются наночастицы, очень схожие с ЛПВП по размеру (18 нм в диаметре), поверхностному составу и физико-химическим свойствам. Частица, золотое «ядро» которой имеет диаметр 5 нм, содержит в среднем 2—5 молекул апо-А1 и от 80 до 160 молекул фосфолипидов.

Синтез искусственных наночастиц ЛПВП на основе золота (ЛПВП-Au-НЧ). «Ядром» наночастиц, имитирующих ЛПВП, являются наносферы золота, покрытые оболочкой аполипопротеина А1 и фосфолипидов. Фосфолипид, содержащий дисульфидную группу (верхний), служит для хемосорбции на поверхности золотой частицы, а содержащий NH₃⁺ -группу (нижний) — содержится в нативных ЛПВП и ассоциирует с амфифильным апо-А1

Полученные наночастицы эффективно захватывают холестерол из раствора, аналогично природным ЛПВП. Константа взаимодействия, определённая в эксперименте по связыванию флуоресцентно-меченного аналога холестерола (флуоресценция активируется, когда вещество из растворимой фракции переходит в неполярную фазу), равна 3.8 нм. Это свидетельствует о большом потенциале этих наночастиц для борьбы с «плохим» холестерином. Стоит отметить, что аналогичная константа для природных ЛПВП неизвестна.

Мы сконструировали «губку“ для холестерола. Полученные синтетические наночастицы обладают свойствами, необходимыми для лекарства, снижающего уровень холестерола в крови», — говорит руководитель работы Чэд Миркин (Chad Mirkin), профессор химии, медицины и материаловедения и директор Северо-западного международного института нанотехнологий. — «Сейчас существуют способы и препараты для снижения "плохого» холестерина (ЛПНП), однако как повысить уровень ЛПВП, неизвестно. Я надеюсь, что созданные нами наночастицы найдут однажды применение в этом виде лечения»