Ученые разработали вещества для магнитной доставки ферментов в организм

Сотрудники Университета ИТМО получили магнитоуправляемый материал, состоящий из наночастиц магнетита и упакованного в них фермента. Оба компонента подходят для внутривенного введения и вместе могут быть использованы для адресной доставки ферментов медицинского назначения, в том числе при направленной терапии раковых опухолей и тромбоза.

Главная отличительная особенность нового композита заключается в том, что он состоит всего из двух компонентов. Ранее для создания подобных композитов приходилось использовать дополнительные стабилизаторы, которые негативно влияли на магнитный отклик и активность ферментов и зачастую препятствовали безопасному введению препарата в организм человека. Новая методика синтеза позволила избежать таких неудобных добавок, и поэтому полученный ученым нанокомпозит абсолютно безвреден для человека.

«Сами по себе и магнетит, и используемые ферменты имеют соответствующие медицинские разрешения, поэтому легализовать их совместное применение несложно. Это биосовместимые вещества: организм знает, что с ними делать, и легко вовлекает их в процессы метаболизма», — рассказывает Андрей Дроздов, инженер-исследователь Международной лаборатории «Растворная химия передовых материалов и технологий».

Сам синтез протекает следующими образом: фермент напрямую добавляют в гидрозоль магнетита, частицы которого окружают белок и после высушивания образуют твердую пористую структуру, из которой ферменту уже не выйти. «Метод, который мы разработали, был заточен под ферменты, — поясняет руководитель Международной лаборатории «Растворная химия передовых материалов и технологий» Владимир Виноградов. — Мы подбирали материал таким образом, чтобы после упаковки он мог физически удерживать фермент внутри. При этом фермент способен выполнять свои терапевтические или иные функции через поры композита».

Новая технология делает возможным создание магнитоуправляемых композитов практически из любых ферментов, обладающих высокой промышленной или медицинской значимостью.


Чтобы продемонстрировать это в своей работе, ученые заключили в оболочку из магнетита ряд различных по своим свойствам ферментов. Кроме того, эксперименты показали феномен увеличения термической стабильности ферментов, окруженных частицами магнетита. Согласно экспериментальным данным, белки, защищенные таким образом, сохраняют свою функциональную активность при температурах, более чем на 20 градусов превышающих температуру разрушения их структуры в свободном состоянии.

Статья ученых из Университета ИТМО, Еврейского университета в Иерусалиме и Университета святых Кирилла и Мефодия в Скопье (Македония) опубликована в журнале Chemistry of Materials.

Напомним, что ранее российские ученые из других институтов (МИСиС, МГУ, РНИМУ) уже предлагали использовать наночастицы магнетита, покрытые биополимерами, для диагностика злокачественных опухолей методом МРТ.
Теги:

Читать еще на Чердаке: