 Только представьте себе, что у Вас есть один полимер и одна маленькая молекула, которые мгновенно собираются в гибкую, но прочную капсулу, в которой можно выращивать стволовые клетки человека, создавая своего рода миниатюрную лабораторию. И если эту капсулу правильно использовать для клеточной терапии, она будет покрывать стволовые клетки из иммунной системы человеческого тела и биологически разлагаться после того, как будет достигнуто место назначения, после чего стволовые клетки будут высвобождаться для того, чтобы выполнить свою функцию.
Футуристическая картина? Только до определенной степени. Коллектив исследователей из Института Бионанотехнологий в медицине при Северо-западном университете создал такие капсулы, и продемонстрировал, как человеческие клетки будут выращиваться в них. Исследователи также сообщают, что капсулы могут продолжать существовать неделями в культуре, и что их мембраны проницаемы для протеинов. Протеины, даже самые крупные из них, могут свободно проникать через мембрану. С помощью такого нового и неожиданного способа самосборки, сообщение о котором будет опубликовано 28 марта в журнале Science, можно также производить тонкие пленки, форму и размер которых можно определять в зависимости от потребностей. Этот метод является очень многообещающим для использования в клеточной терапии и прочих биологических применениях, а также при проектировании электронных устройств с самосборкой, таких как солнечные батареи, а также при проектировании новых материалов. "Мы начали с двух интересовавших нас молекул, которые мы растворили в воде, и соединили два раствора", - говорит Самуэль А. Стапп, профессор материаловедения, инжиниринга, химии и медицины Совета попечителей, который осуществлял это исследование. "Мы ожидали, что произойдет смешивание, но, к нашему великому изумлению, они при вступлении в контакт сразу же образовали твердую пленку. Это было очень интересное открытие, и мы приступили к исследованиям причин, по которым это происходит. Но еще интереснее был процесс выявления принципа действия молекулярного механизма". Одна из молекул представляла собой пептидный амфифил (РА). Это небольшие синтетические молекулы, которые Стапп разработал ранее еще семь лет тому назад, поскольку они были ему нужны для его работы в области регенеративной медицины. Другой молекулой была биополимерная гиалуроновая кислота (HA), которую нетрудно обнаружить в человеческом организме в таких местах, как суставы и хрящи. Недавно Стапп приступил к реализации нового исследовательского проекта по регенеративной медицине хрящей, который и привлек его внимание к гиалуроновой кислоте. "Это наглядный пример информированного открытия", - говорит Стапп, директор Института Бионанотехнологий в медицине. "Мы знали, что что-то интересное происходит при взаимодействии между пептидными амфифилами и биополимерами, полученными при нашем предыдущем исследовании наноструктур, которые способны заставлять расти кровеносные сосуды. И нам было особенно интересно заняться гиалуроновой кислотой из-за той роли, которую она играет в хрящах, ткани, которую взрослый организм не в состоянии регенерировать и которая при повреждении суставов причиняет людям большие страдания". Используя только эти две молекулы, Стапп и его сотрудники могут создавать множество различных структур, двумя наиважнейшими из которых являются капсулы, обладающие твердой мембраной с внешней стороны и жидкие внутри, а также плоские мембраны любой формы. Исследователи могут создавать большие и малые структуры, брать материалы пинцетом, растягивать их и даже легко восстанавливать капсулы за счет самосборки, если материал порвется или же возникнет какое-либо иное повреждение. Капсулы также достаточно прочны для хирургического сшивания с биологическими тканями. Крупные (гиалуроновая кислота) и мелкие (пептидные амфифильные) молекулы соединяются за счет надмолекулярного взаимодействия, а не в результате химической реакции, при которой образуются ковалентные связи.
|
