В случае с образованием плоской мембраны исследователи поместили раствор пептидного амфифила на дно мелкой формы и добавили сверху раствор гиалуроновой кислоты. Два вещества при контакте вступили во взаимодействие с образованием твердого вещества. За счет изменения видов формы, исследователи смогли создать целый ряд разнообразных форм, включая звезды, треугольники и шестигранники, у каждой из которых были две химически различные поверхности. В сухом состоянии материалы прочные и жесткие, совсем как пластмассы. При создании капсулы исследователи использовали тот факт, что молекулы гиалуроновой кислоты (НА) крупнее и тяжелее более мелких молекул пептидного амфифила (РА). Они наливали в глубокий сосуд раствор РА, а затем добавляли к нему раствор НА. По мере того, как более тяжелые молекулы опускались вниз, более легкие молекулы окружали их, создавая закрытые капсулы с заключенным внутри пленочных образований раствором НА. После того, как они осуществили формирование капсул, Стапп и его коллеги приступили к изучению стволовых клеток человека, инкапсулированных в ходе процесса самосборки внутри капсул, которые они поместили в культуру. Исследователи обнаружили, что клетки оставались жизнеспособными до четырех недель, что крупный протеин (фактор роста, играющий существенную роль в передаче сигналов стволовых клеток) мог проходить через мембрану, а также то, что стволовые клетки были способны к дифференциации. "Мы ожидаем, что гены, молекулы малой интерферирующей РНК и антитела будут также проходить через мембрану, что превратит эту миниатюрную лабораторию клеточной биологии в мощное орудие для исследования или терапии", - говорит Стапп. "Для разработок в области раковой терапии мы сможем заключать клетки в капсулы и изучать их реакцию на различные виды терапии, а также на сигналы, подаваемые различными клетками из соседних капсул". Был продемонстрирован интеллектуальный механизм самовосстановления, когда в мембране капсулы образовалось отверстие (например, от иглы для инъекций), исследователи просто добавили каплю раствора РА на место разрыва, раствор прореагировал с находящейся внутри HA, и, в результате, произошла самосборка и герметизация отверстия. "Эта мембрана представляет собой удивительную и необычную структуру с высокой степенью иерархической упорядоченности", - говорит Стапп. "Мембрана вырастает за счет динамического процесса самосборки, при котором генерируются гибридные нановолокна, образующиеся из обеих молекул и ориентированные перпендикулярно плоскости мембраны. Такую структуру очень трудно спонтанно получить в материалах. При использовании правильной химии можно создать толстую мембранную структуру, способную проводить заряд в солнечных батареях или наноразмерные колонки каталитических наноструктур, которые смогут распространяться по произвольным макроскопическим размерам". Хотя лежащая в основе и высокоупорядоченная структура капсул и мембран имеет наноразмерный масштаб, сами капсулы и мембраны могут иметь любые размеры, и могут быть видимыми невооруженным человеческим глазом. Статья в журнале Science озаглавлена "Самосборка крупных и мелких молекул в иерархически упорядоченные капсулы и мембраны". Помимо Стаппа авторами являются Рамил М. Капито (основной автор), Юрий С. Величко и Алваро Мата, все сотрудники Института Бионанотехнологий в медицине Северо-западного университета (IBNAM); а также Хелена С. Азеведу из IBNAM и Университета Минго, Португалия. Исследование проводилось при поддержке Министерства энергетики США, Национальных институтов здравоохранения и Национального научного фонда. Источник: Институт Бионанотехнологий в медицине Северо-западного университета www.Newchemistry.ru |
