Покрытые крахмалом магнитные наночастицы помогут в очистке биомедицинских молекул

25 июля 2022

Красноярские ученые разработали метод получения наночастиц оксида железа, покрытых крахмалом, с помощью которых можно быстро и легко очистить рекомбинантные белки, применяемые в биомедицине в качестве биомаркеров различных болезней. Синтез многоразовых частиц прост, быстр и экономичен, что позволяет легко реализовать его в других лабораториях. Результаты исследования представлены в журнале Molecularscience.

Наночастицы с уникальными магнитными свойствами применяют в биомедицине, например, для разделения клеток, адресной доставки лекарств, в магнитно-резонансной томографии, малоинвазивной хирургии и гипертермии, молекулярной диагностике in vitro. Также они могут использоваться в качестве сорбентов для очистки белковых молекул из различных смесей. Но для этого наночастицы должны обладать хорошими магнитными свойствами. На эту роль лучше всего подходят соединения оксида железа из-за высокой намагниченности, суперпарамагнетизма и простоты их синтеза. Однако они склонны к окислению и слипанию между собой. Для повышения их стабильности необходимы специальные покрытия.

Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и СФУ разработали метод получения магнитных наначастиц оксида железа, покрытых крахмалом, и продемонстрировали возможность их использования для выделения рекомбинантных белков, несущих мальтозо-связывающий белок в своем составе (за счет которого и происходит специфичное связывание с крахмалом). Связывающая способность таких частиц превышает параметры коммерческих магнитных гранул, используемых для схожих задач. Хорошие магнитные характеристики и высокая сорбционная емкость делают частицы превосходным материалом для очистки рекомбинантных белков. При этом созданные сорбирующие частицы можно применять повторно, их связывающая способность остается неизменной даже после трех циклов.

В исследовании участвовала междисциплинарная группа ученых ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» — Международного научного центра исследований экстремального состояния организма и лаборатории биолюминесцентных и экологических технологий. Покрытые крахмалом магнитные наночастицы были опробованы в качестве сорбента для очистки нескольких рекомбинантных белков, представляющих интерес для медицинской диагностики. Среди них: сердечный тропонин I — высокоспецифичный ранний биомаркер острого инфаркта миокарда, белок, ингибирующий меланому и белок сурвивин, который перспективен для диагностики злокачественных новообразований. Для разделения белков магнитными наночастицами оксида железа ученые задействовали магнитную сепарацию вместо сложных и дорогостоящих систем центрифугирования, фильтрации или хроматографии. Это значительно сократило длительность процесса очистки и автоматизировало его. После одностадийной очистки полученные белки имели чистоту 80–94 %.

— Синтез новых наночастиц магнитного оксида железа, покрытых крахмалом, очень прост, быстр и экономичен. Они показали превосходную эффективность очистки белков, высокую связывающую способность, стабильность, а также возможность повторного использования без потери связывающей способности и чистоты белка. Примечательно, что, в принципе, из-за дешевизны синтезированных частиц этот материал может быть и одноразовым. Наши наночастицы обеспечивают быструю, удобную, специфичную и экономичную одноэтапную очистку рекомбинантных белков. На наш взгляд, этот материал также имеет хорошие перспективы в качестве основы для создания специфических биосенсоров, а простой и экономичный метод синтеза крахмальных наночастиц может быть легко реализован в других лабораториях, — сообщила о результатах работы одна из авторов исследования Василиса Красицкая, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биофизики КНЦ СО РАН.

Исследование поддержано Российским научным фондом и Красноярским краевым фондом науки (проект № 22-14-20020).

Источник: ФИЦ КНЦ СО РАН

Публикации

Июль 2022
ПнВтСрЧтПтСбВс
« Июн Авг »
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

Последние новости