Новости химической науки > Черви в пластиковой упаковке управляются магнитным полем

Рената Минуллина (Renata T. Minullina), Юрий Осин (Yuri N. Osin), Диляра Ишмухаметова (Dilara G. Ishmuchametova) и Равиль Фахруллин (Rawil F. Fakhrullin) из Казанского федерального университета сообщают о модификации поверхности живых микроскопических червей – нематод Caenorhabtidis elegans слоями полиэлектролитов (чистыми и модифицированными наночастицами золота) с последующей модификацией живых организмов биологически совместимыми магнитными наночастицами.

Функционализированные магнитными частицами нематоды, которые, несмотря на свою «упаковку» не только остаются живыми, но и сохраняют свою способность к размножению, могут быть эффективны отделены от своих немодифицированных собратьев за счет управления их движения внешним магнитным полем.

Исследователи полагают, что модификация поверхности небольших многоклеточных организмов, которые гораздо ближе к человеку эволюционно, может оказаться полезной для использования таких модифицированных организмов в качестве моделей для скрининга токсичности химических веществ, проверки новых лекарственных препаратов и поведенческих особенностей многоклеточных.

Изображение инкапсулированной в полимерные пленки C. elegans, полученное с помощью флуоресцентной микроскопии. (Рисунок из Langmuir, 2011, DOI: 10.1021/la2006869)

Для создания «полимерно-магнитной брони» нематод червей погружали в водный раствор гидрохлорида полиаллиламина, выдерживали в течение 15 минут, после чего, отделяли червей от раствора полиэлектролита и промывали водой, после чего выдерживали 15 минут уже в растворе натриевой соли полистиролсульфокислоты, повторяя процедуры отделения и промывания. В результате всех этих операций появлялась возможность инкапсулировать нематод в заранее прогнозируемое количество слоев полиэлектролитов.

В ряде экспериментов на поверхность покрывающих червей полимеров наносили наночастицы золота, в результате чего были получены «позолоченные» нематоды. Кроме того, черви были покрыты полимер-стабилизированными магнитными наночастицами. Нематод, несущих на своей поверхности магнитные наночастицы, отделяли от других образцов с помощью постоянного магнита.

Нематоды, оболочка которых модифицирована магнитными наночастицами, перемещаются под действием магнитного поля (видео из материалов авторов исследования)

Черви, упакованные в оболочку полностью сохраняли функции жизнедеятельности, более того – результаты исследования процессов жизнедеятельности магнито-модифицированных нематод показали, что черви сохраняют способность к репродукции. Правда, количество яиц, развивающихся в организме червя с полимеро-магнитной броней несколько меньше, чем у червей из контрольной группы (среднее количество развивающихся яиц составляет 9.7 и 13.8 соответственно). Исследователи объясняют уменьшение количество яиц в «кладке» червей влиянием магнитных наночастиц, хотя и признают, что для объяснения этого факта требуются дополнительные исследования – количество червей, в организме которых развивались яйца, было одинаковым и в контрольной и в опытной группах.

Поскольку магнитно-активные наночастицы уже успешно применяются в качестве контрастных меток для магнитно-резонансной томографии, исследователи предполагают, что разработанная ими методика позволит определять локализацию нематод-паразитов в организме человека с помощью МРТ.

Томми Хорозов (Tommy Horozov), специалист про нанотехнологиям из Университета Халла (Великобритания) высоко оценивает работу исследователей из Казанского университета, отмечая, что разработанная методика является важным шагом в области функционализации поверхности живых клеток и работы с ними. Он подчеркивает, что работа элегантно демонстрирует возможность модификации поверхности многоклеточных организмов, не нарушающей их жизнеспособность, полагая, что такой подход окажется полезным для применения многоклеточных во многих областях биологических и биомедицинских исследований.

Источник: Langmuir, 2011, DOI: 10.1021/la2006869

метки статьи: #биохимия, #нанотехнологии, #химия полимеров