Onderzoekers van de Russische Academie van Wetenschappen ontwikkelden een nieuwe methode voor de synthese van stervormige nanodeeltjes op basis van laserbestraling. Een breed scala aan aanpasbare omstandigheden biedt de mogelijkheid om een ​​comfortabele omgeving te creëren voor verschillende stoffen voor levering aan verschillende soorten cellen. De resultaten zijn gepubliceerd in Journal of Biophotonics . Het onderzoek werd ondersteund door de Russian Science Foundation (RNF).

Intracellulaire toedieningssystemen zijn van groot belang voor klinisch en laboratorium biomedisch onderzoek. De nieuwste technieken op basis van virale agentia, blootstelling aan chemicaliën en micro-injecties zijn gericht op het bereiken van maximale efficiëntie en tegelijkertijd een hoge levensvatbaarheid van de cellen. Echter, geen van de momenteel bekende methoden voldoet volledig aan eisen als compatibiliteit met verschillende celtypen en geleverde objecten, minimale toxiciteit, maximale efficiëntie, relatief goedkoop en eenvoud van uitvoering.

De auteurs van de nieuwe studie ontwikkelden een nieuwe leveringsmethode met behulp van gouden nanosterren:stervormige nanodeeltjes met scherpe spikes. De onderzoekers verkregen ze door goudionen te reduceren op bolvormige embryo's van hetzelfde metaal. Daarna werden de nanosterren in de vorm van enkele lagen op het plastic oppervlak afgezet en bedekt met cellen. Laserbestraling zorgde ervoor dat elektromagnetische golven op het oppervlak van de nanodeeltjes reisden, waardoor stoffen de cel in worden getransporteerd.

Wetenschappers gebruikten pGFP (circulair DNA met een gen dat codeert voor een fluorescerend eiwit) om de effectiviteit van de ontwikkelde methode te testen. Ze wilden deze moleculen afleveren in HeLa-cellen:menselijke baarmoederhalskankerlijnen. Deze combinatie van modelcellen en het geleverde object is gekozen vanwege het veelvuldig gebruik van HeLa-cellen in klinische en biochemische studies, evenals gemakkelijke testen aangezien de cellen waaraan pGFP met succes werd geleverd gloeien. De efficiëntie van de ontwikkelde methode voor modelcellen bleek meer dan 95% te zijn. Het creëren van celvriendelijke omstandigheden leidde tot bijna absolute overleving (ongeveer 92%), terwijl na toediening op een van de meest populaire manieren - met behulp van het chemische TurboFect-middel - ongeveer 75% van de cellen het overleefde.

De ontwikkelde methode is eenvoudiger en goedkoper dan traditionele commerciële systemen voor de levering van moleculen in de cel. De voordelen kunnen ook zijn de afwezigheid van direct contact van doelstoffen en cellen met nanodeeltjes, waardoor de kans op schade aan cellen en afgeleverde stoffen wordt verkleind. het puntige oppervlak van nanosterren creëert comfortabele omstandigheden voor celgroei en adhesie (celhechting aan elkaar en aan het oppervlak). Dit maakt de methode toepasbaar voor het afleveren van een breed scala aan moleculen aan verschillende cellen.

"We hebben een nieuw platform ontwikkeld en geoptimaliseerd voor het maken van poriën in cellen op basis van monolagen van gouden nanosterren met behulp van continue laserstraling. Met behulp van deze methode, het is mogelijk om onder delicate omstandigheden een zeer efficiënte intracellulaire afgifte van verschillende stoffen te produceren. We nemen aan dat methoden die dergelijke nanodeeltjes gebruiken een alternatief kunnen zijn voor bestaande technologieën voor intracellulaire afgifte van biomoleculen voor gebruik bij gentherapie, gerichte medicijntoepassing, het verkrijgen van gemodificeerde celculturen en ander biomedisch onderzoek, " legt Timofey Pylaev uit, een van de auteurs van de studie van de Russische Academie van Wetenschappen.