Углеродные нанотрубки на сегодняшний день вызывают повышенный интерес среди представителей медицинской отрасли благодаря широчайшему диапазону возможных применений. Они могут использоваться в качестве «строительных лесов» для выращивания живых тканей; служить субстанциями, обеспечивающими обнаружение антител, а также доставлять лекарственные препараты к пораженным областям. Но это лишь малая часть списка возможных применений углеродных нанотрубок. Группа ученых из Польши предположила, что углеродные нанотрубки также могут использоваться для удаления холестерина из живых тканей.

Холестерин является основным компонентом мембран живых клеток у млекопитающих, а также присутствует во внеклеточной лимфатической жидкости. Хотя холестерин выполняет важную функцию поддержания структуры и функций клеточной мембраны, превышение допустимой концентрации холестерина в организме может быть крайне вредно.

Молекулы холестерина могут закрепляться на внутренней оболочке кровеносных сосудов, вызывая атеросколероз.

Группа ученых из University of Silesia's Institute of Physics (Польша) провела исследования влияния углеродных нанотрубок и листов графена (представляющего собой двумерные листы атомов углерода, образующих гексагональную кристаллическую решетку) на подобные отложения холестерина, как внутри клеточной мембраны, так и среди внеклеточных белков. Для этого ученые воспользовались математическим моделированием с последующей компьютерной симуляцией молекулярной динамики в рамках изучаемых явлений. Результаты своих исследований ученые опубликовали в свободно распространяемом онлайн-издании Carbon Nanotubes – Growth and Applications.

Моделирование молекулярной динамики позволило ученым варьировать параметры системы, чтобы определить, какие факторы оказывают наибольшее влияние на общую динамику.

Первоначально ученые исследовали влияние углеродных нанотрубок на молекулы холестерина, внедренные в фосфолипидный биослой, формирующий клеточную мембрану. Симуляция проводилась в условиях обычной физиологической температуры как с нанотрубками, расположенными вблизи мембраны, так и без них. Результаты моделирования показали, что присутствие углеродной нанотрубки увеличивает перемещение молекул холестерина за время эксперимента, но, несмотря на это, нанотрубки никак не влияют на удаление этих молекул из фосфолипидного слоя – сколько бы нанотрубок не находилось в непосредственной близости от клеток, молекулы холестерина остаются в клеточной мембране.

Далее была смоделирована ситуация одной молекулы белка, расположенной в непосредственной близости от 40 молекул холестерина. Предварительная симуляция в отсутствии углеродных нанотрубок показала, что в этих условиях холестерин отличается слабой подвижностью, его молекулы группируются вокруг белка. Повторное моделирование ситуации с добавлением в систему углеродных нанотрубок показало повышенную мобильность холестерина в присутствии упомянутых наноструктур. Молекулы холестерина, оторвавшиеся от кластера вокруг белка, размещались в непосредственной близости от поверхности нанотрубок. Последующее удаление нанотрубок значительно сократило количество молекул холестерина, составляющих кластер вокруг белка, с эффективностью около 57%.

Впоследствии ученые исследовали более сложные системы: молекулы холестерина вокруг внеклеточных белков в водной среде. В этом случае углеродные нанотрубки позволяли очистить белок с эффективностью 80%. Похожие результаты показали и листы графена.

Исследователи считают, что

обнаруженная ими способность углеродных нанотрубок очищать внеклеточные белки от молекул холестерина, оставляя при этом его нетронутым в клеточных мембранах, должна быть принята во внимание при разработке медицинских приборов для борьбы с лишним холестерином.