Ученые НИЛ Бионанотехнологии Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета совместно с коллегами из Института инженерии процессов Китайской академии наук синтезировали пептидные наночастицы на основе дипептидов и генипина, а также разработали методику их визуализации в клетках и организмах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Engineering Journal. Работа выполнена в рамках проекта «Разработка наноразмерных биоматериалов на основе пептидов для фотодинамической терапии опухолей», поддержанного грантом Российского фонда фундаментальных исследований, совместно с организациями-участниками рамочной программы БРИКС в сфере науки, технологий и инноваций.

О синтезированных пептидных комплексах рассказал руководитель грантового поректа, главный научный сотрудник НИЛ Бионанотехнологии ИФМиБ Равиль Фахруллин.

«Разработка материалов для тераностики (одновременной ранней диагностики и терапии заболеваний) – одна из самых актуальных задач в современной химии и биомедицине. Особенностью таких материалов является объединение как минимум двух функций: сенсорной и терапевтической. В качестве частиц-носителей в тераностических формуляциях используют различные наночастицы, способные к направленной доставке лекарств в клетки и ткани, – ввел в курс дела исследователь. – Наиболее перспективными являются органические наночастицы. Пептидные наноматериалы сейчас активно используются в качестве средств доставки лекарств. Интерес к пептидным комплексам вызван их биологической совместимостью и безопасностью, а также модификацией их свойств с помощью различных ковалентно-присоединенных лигандов».

Международному коллективу удалось синтезировать путем ковалентной самосборки новые функциональные супрамолекулярные системы на основе ряда дипептидов и генипина (кросс-сшивающего агента растительного происхождения). Эти наночастицы представляют собой полимерные сферы диаметром 200-300 нм. 

«Полученные пептидные комплексы обладают высокой стабильностью, низким уровнем автофлуоресценции и могут быть использованы для маркирования клеток in vitro, например для выявления миграции, в том числе при интеграции стволовых клеток в область повреждения, распределения в мультиклеточных кластерах», – сообщил Р.Фахруллин.

То, что наночастицы очень легко обнаруживаются в живом организме, является их главным преимуществом, подчеркнул Равиль Фаридович.

«Особенностью работы стало применение гиперспектральной микроскопии для визуализации наночастиц в клетках человека и организме нематод Turbatrix aceti. Мы установили, что пептидные наночастицы обладают способностью к эффективному рассеянию света и могут быть идентифицированы по характерным спектральным кривым в видимом свете. Это свойство пептидных наночастиц позволяет осуществлять их визуализацию без применения флуоресцентных меток, в живых клетках и организмах, без длительной пробоподготовки и специфического окрашивания», – рассказал ученый.

Он также отметил, что в качестве экспериментальной модели использовались уксусные угрицы (T. aceti) – свободноживущие нематоды, близкие «родственники» широко известных нематод Caenorhabditis elegans.

«Нематоды T. aceti значительно крупнее последних, поэтому визуализация пептидных наночастиц в их организме с помощью гиперспектральной микроскопии свидетельствует о применимости этого метода для детекции пептидных наноматериалов в достаточно объемных образцах, например в тканях», – пояснил Р.Фахруллин.

Он также сказал, что изучение взаимодействий между пептидными наноматериалами и клетками или организмами имеет решающее значение для понимания биологической функции, механизма действия пептидных материалов, Это очень важно с точки зрения дальнейшего применения их в клинической практике.