Международный коллектив исследователей разработал биосовместимый сольватохромный металлоорганический каркас. Разработка быстрых, долговечных и биосовместимых пористых каркасов, предназначенных для многократного визуального восприятия химических веществ, все ещё остается сложной задачей. Полученные коллективом новые данные внесут весомый вклад в развитие персонализированной медицины РФ и напрямую относятся к технологиям повышения продолжительности и качества жизни. Высокая коммерческая востребованность новых подходов и технологий доставки лекарственных препаратов очевидна из-за высокого спроса на соответствующие методы терапии в РФ и других странах.
Металлоорганические каркасы (МОК) — это новый класс химических соединений, в которых металлы и органические молекулы образуют единую кристаллическую структуру, называемую каркасом. Интерес к этим структурам со стороны учёных-химиков и инженеров обусловлен большими возможностями этих соединений. Известно, что за счет большого количества пор они могут поглощать другие вещества. Так, например, каркасы могут быть использованы в передовой биомедицине, в частности целенаправленной и эффективной доставке генов в клетки с разными конечными целями. Это может быть как изменение судьбы незрелой (стволовой) клетки (дифференцировка), так и активация программы гибели определённых типов клеток (апоптоз), например раковых. Кроме того, для биомедицинского применения особенно важен тот факт, что металлорганические каркасы могут использоваться для адресной доставки лекарств в органы. Основные трудности, с которыми приходится сталкиваться при внедрении этого инновационного типа интеллектуальных систем, — это токсичность используемых материалов и проблема эффективности загрузки.
В новом междисциплинарном международном исследовании приняли участие учёные и практики из ведущих российских университетов Санкт-Петербурга и Москвы совместно с Национальным медицинским исследовательским центром имени В.А. Алмазова (г. Санкт-Петербург) и в сотрудничестве с Университетом Лотарингии (Нанси, Франция).
Полученный металлорганический каркас на основе кобальта был впервые синтезирован коллективом химиков и протестирован на модельных объектах – рыбах зебраданио (zebrafish, Danio rerio) в Национальном научном центре морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН).
В данной работе были протестированы физико-химические свойства, и, несмотря на кобальтовую составляющую, которая обычно высокотоксична, исследователи доказали высокую биосовместимость с живыми моделями данио. С этой целью на базе Лаборатории биофизики клетки ННЦМБ ДВО РАН научный коллектив провел биотестирование на модельных объектах Danio rerio, которые традиционно используются во многих направлениях доклинических исследований лекарственных препаратов. Результаты показали, что синтезированные МОК абсолютно нетоксичны для рыб, а также для клеток человеческой глиобластомы. Эти вещества можно использовать для доставки биомолекул и лекарственных препаратов. Авторы подчеркивают, что биосовместимые интеллектуальные гибридные материалы могут стать удобными инструментами для доставки лекарственного средства/генетического груза в определенные клетки.
Результаты исследования международного коллектива авторов опубликованы в высокорейтинговом журнале Materials Horizons (IF 14.3; Q1). Полученные данные внесут весомый вклад в развитие персонализированной медицины РФ и напрямую относятся к технологиям повышения продолжительности и качества жизни. Разработанный МОК может служить долговечным и биосовместимым визуальным датчиком влажности для потенциального хранения чувствительных к воде товаров и химикатов. «Наконец, для такого датчика мы продемонстрировали его многократное использование с помощью дистанционного лазерного нагрева, который превращает этот МОК в более экологичный функциональный материал», – заключил один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник ННЦМБ ДВО РАН Вячеслав Дячук.
Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-14-00245.
Источник информации и фото: ННЦМБ ДВО РАН
