«Биомикроботы», способные находить и помечать различные макромолекулы в живых тканях организма, удалось синтезировать молодым ученым НИТУ «МИСИС». Они состоят из магнитных наночастиц и прикрепленных к ним антител и в будущем смогут визуализировать распределение белков в клетках.

Результаты исследования опубликованы в международном журнале Journal of Magnetism and Magnetic Materials.

В современной биомедицине наночастицы являются одним из самых перспективных и востребованных инструментов. В частности, магнитные наночастицы используются для адресной доставки лекарств, лечения с помощью гипертермии, магнитно-резонансной томографии (МРТ) в качестве контрастных агентов и для механических манипуляций в магнитном поле.

Одним из важнейших этапов онкотерапии являются точное диагностирование и визуализация патологических клеток организма, которые способны значительное время себя не обнаруживать и затягивать развитие заболевания в поздние стадии. Для решения этой задачи «проблемные» клетки необходимо точечно находить и помечать особыми маркерами.

Сотрудники НИТУ «МИСиС» и РНИМУ им. Пирогова продемонстрировали, что магнитные наночастицы могут использоваться в виде микроботов, находящих и связывающихся с клетками. Для этого наночастицы нужно особым образом соединить с антителами.

«Магнитные наночастицы могут «работать» в живом организме не сами по себе, а за счет органических оболочек, которые защищают их от окисления и деградации в агрессивных средах, а также повышают гидрофильность поверхности и снижают цитотоксичность, – рассказала автор работы, аспирант лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Анна Иванова. – Кроме того, если на стабилизированное покрытие наночастицы «прикрепить» определенные маркеры, такие как белки, ферменты и антитела, они могут нацеливать наночастицы в кровяном русле на специфические «мишени». Например, будут прикрепляться к белкам на поверхности клеток».

Чтобы создать такой «микробот», ученые сначала синтезировали с помощью термического разложения наночастицы оксида железа однородной формы и размером 40–50 нанометров. Затем для того чтобы материал мог функционировать в водных растворах, его модифицировали молекулами DOPAC. Это вещество – 3,4-дигидроксигидрокоричная кислота, которая является производным нейромедиатора дофамина и может синтезироваться в самом организме.

Следующим этапом стала оптимизация поверхности частиц для работы в физиологических средах, это разработчики сделали с помощью полиэтиленгликоля. На заключительной стадии синтеза к наночастицам присоединили видоспецифические антитела с флуоресцентным красителем.

«Наши опыты показали, что полученные наночастицы с антителами специфически связываются с первичными антителами против белка α-тубулина, и это визуализируется в цитоплазме в виде характерных волокон; и против β-катенина, который располагается на мембранах клетки и участвует в образовании межклеточных контактов», – добавил соавтор исследования, сотрудник лаборатории «Биомедицинские наноматериалы» Алексей Никитин.

Таким образом, исследователи показали, что разработали работающую модель, на которую можно «пришивать» различные антитела. В настоящее время научный коллектив продолжает работу над оптимизацией полученного соединения.