Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) неожиданно обнаружили, что тонкие наноструктурированные полимерные плёнки, размещённые на поверхности эпителиальных клеток, значительно повышают биологическую доступность больших протеинов, вынужденных проходить сквозь такие ткани при оральном администрировании.

Принимая белковые препараты, такие как инсулин или антитела, пациенты приговорены к регулярным инъекциям, что, конечно, не очень хорошо. К сожалению, такие лекарства не выпускаются в форме таблеток из-за огромных проблем, которые испытывают большие биологические молекулы, проходя сквозь ткани, выстилающие желудочно-кишечный тракт, для того чтобы попасть в кровоток.

Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) неожиданно обнаружили, что тонкие наноструктурированные полимерные плёнки, размещённые на поверхности эпителиальных клеток, значительно повышают биологическую доступность больших протеинов, вынужденных проходить сквозь такие ткани при оральном администрировании. Подробнее о результатах исследования можно узнать из статьи, опубликованной в журнале Nano Letters.

Рис. 1. После нанесения на клеточный слой наноструктурированной плёнки (чёрная гребёнка) области межклеточного контакта стали значительно менее плотными и немного гофрированными (слева); после удаления плёнки всё восстановилось (справа). (Илл. ACS).

Упомянутый феномен был открыт во время изучения того, как кремниевые нанопроволочки на поверхности стеклянных шариков улучшают их адгезию к поверхности клеток. Учёные, к счастью, заметили также, что

использование модифицированных шариков приводило к увеличению числа больших молекул, проходящих сквозь используемые в экспериментах ткани.

Для более детального изучения эффекта американцы подготовили тонкие плёнки полипропилена с нанесённым на них «ворсом» полимерных нитей и исследовали их влияние на клетки.

Использовались три типа плёнок: одну покрыли нитями длиной 300 нм, другой достались нити в 16 мкм, а третья плёнка осталась вовсе без нитей, став контрольной. Плёнки были размещены на толстом слое эпителиальных клеток человеческого кишечника, при этом проводились измерения скорости транспорта трёх больших протеинов: иммуноглобулина G, бычьего сывороточного альбумина и этанерцепта (препарата, чаще всего используемого при лечении аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит).

В результате было показано, что

в случае плёнки с коротким «ворсом» наблюдался значительно более быстрый транспорт всех трёх белков сквозь слой эпителиальных клеток, чем у плёнки с длинным «ворсом». Так, после двух часов наблюдений количество протеинов, прошедших сквозь клеточный слой, более чем в два раза превосходило количество тех же веществ, когда плёнка имела длинные полимерные нити.

Используя микроскопические наблюдения, учёные обнаружили, что после контакта с плёнкой, несущей на поверхности короткие нанопроволочки, область межклеточного контакта меняла свою форму. Исследователи полагают, что

рецепторы, располагающиеся на поверхности клеток, вместо того чтобы связываться с рецепторами соседей, начинают отдавать предпочтение полимерным нанопроволочкам.

Это обстоятельство приводит к нарушению межклеточных связей, оставляя достаточно свободного места для прохождения даже таких больших молекул, как белки. По-видимому, только короткие нанопроволочки обладают достаточной ригидностью для проведения эффективной механической стимуляции клеток.