Китайские учёные наглядно продемонстрировали, что дискообразные наночастицы способны связываться с клеточной мембраной, но не могут проникать внутрь клетки. Эта информация, несмотря на кажущуюся простоту, поможет в создании флюоресцентных меток на основе наночастиц, участвующих в мониторинге жизнедеятельности клеток без нанесения им ущерба.

Ранее уже сообщалось о том, что на характер взаимодействия частиц с клетками влияет их размер. Чтобы иметь возможность проникнуть сквозь клеточную мембрану, нанообразования должны быть… не слишком большими и не слишком маленькими. А проведённое чуть позже компьютерное моделирование показало, что клеточные мембраны должны эффективно блокировать плоские углеродные наночастицы, в то время как против проникновения сферических частиц не будут особенно возражать.

Рис. 1. Обладая большей площадью контакта, нанодиск попросту прилипает к мембране, в то время как сферические частицы буквально продавливают её. (Иллюстрация ACS).

Однако теория — это здорово, но всем хотелось увидеть реальные доказательства; требовалась проверка экспериментом. Ради этого исследователи из Шаньдунского университета (Китай), воспользовавшись полимеризацией стирола, дивинилбензола и бутилстирола, создали 20-нанометровые (в диаметре) диски. Для сравнения были приобретены коммерчески доступные сферические наночастицы того же диаметра. Полученные нанообразования добавлялись к клеткам HeLa и (опять же для сравнения) к другим клеткам человека.

Просвечивающая электронная и флюоресцентная лазерная микроскопия показала, что

нанодиски концентрируются с внешней стороны клеточной мембраны, в то время как наносферы проникают во внутриклеточное пространство. Причиной наблюдаемой дихотомии постановщики эксперимента считают геометрию.

Обладая большей площадью контакта, нанодиск попросту прилипает к мембране, в то время как сферические частицы, оказывая существенное давление, буквально продавливают её, что активирует механизм эндоцитоза, используемого клеткой для пропускания питательных веществ.

В биомедицине часто нужно пометить те или иные клетки без создания токсического эффекта. Задача не из простых. И вот тут очень кстати придутся нанодиски-«прилипалы», которые, по словам китайских учёных, оставаясь в основном снаружи, не дают токсических эффектов.

Отчёт об исследовании представлен в журнале ACS Applied Materials and Interfaces.