Новости химической науки > Наночастицы для дистанционного управления клетками

Эксперимент, отдаленно похожий на сюжет низкобюджетных фильмов про «таинственные лучи для контроля разума» позволил исследователям из США применить магнитное поле для изменения поведения живого организма.

Ионные каналы открываются в результате локального нагрева наночастиц, вызванного воздействием магнитного поля. (Рисунок из Nature Nanotechnology, 2010, DOI: 10.1038/nnano.2010.125)

Исследователи из Университета Буффало имплантировали наноразмерные частицы феррита марганца в тело червя-нематоды Caenorhabditis elegans. При облучении частиц радиочастотным электромагнитным полем они разогревались, а черви меняли направление своего движения. Включение и выключение поля заставляет червей двигаться вперед и назад.

С помощью термочувствительных меток, связанных с наночастицами, исследователям удалось измерить их температуру и показать, что поведение червей менялось тогда, когда наночастицы прогревались до 34°C – температуры, при которой поведение животных в условиях живой природы изменяется таким образом, что они стараются избежать перегрева.

Исследователи также смогли прикрепить наночастицы к мембранным белкам нервных клеток, генетически модифицированных таким образом, что белки идеально связывались с этими частицами. В состав мембран нервных клеток входит термочувствительный ионный канал – «биологические ворота», которые могут открываться и закрываться, позволяя ионом проходить через мембрану. Открытие и закрытие ионных каналов клеток с закрепленными наночастицами также могло регулироваться за счет нагревания наночастиц в результате воздействия на них магнитного поля. Открытие и закрытие ионных каналов, в свою очередь, изменяет электрическую активность нервных клеток.

Возглавляющий исследовательскую группу Арнд Пралле (Arnd Pralle) отмечает, что значимость разработанного метода заключается в том, что он позволяет осуществлять нагрев лишь клеточной мембраны – поскольку меняется лишь локальная температура клеточной оболочки, а температура внутри клетки сохраняется постоянной, клетка остается жизнеспособной.

Локализованный прогрев, которого можно добиться с помощью наночастиц, может найти применение во многих областях, например – «прицельное» разрушение раковых клеток и другие. Новый способ также может оказаться полезным для изучения влияния локального нагрева определенных участков клеток или целых организмов за счет модификации наночастиц молекулами, способными распознать определенные молекулярные мишени.

Специалист по применению магнитных наночастиц в биологии и медицине, Йон Добсон (Jon Dobson) заявляет, что новое исследование интересно, оно является еще одним удобным инструментом для удаленной активации ионных каналов с помощью магнитных полей и наночастиц. Добсон добавляет, что одно из преимуществ нового подхода заключается в том, что источник изменений – магнитное поле не находится в прямом контакте с мишенью.

Источник: Nature Nanotechnology, 2010, DOI: 10.1038/nnano.2010.125

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология, #нанотехнологии, #физическая химия