5 December 2023, 19:00

Созданы новые искусственные аналоги ферментов

Нанокристаллический оксид церия является одним из перспективных кандидатов для создания новых типов биомедицинских препаратов, что связано с уникальной особенностью данного материала – способностью имитировать в живых системах функции некоторых энзимов, природных белков-катализаторов биохимических процессов. Для практического применения материалов на основе оксида церия необходимо понимать механизмы их биохимической активности и способы ее регулирования. Наибольшее влияние на биоактивность наночастиц оказывают находящиеся на их поверхности органические молекулы, которые в избытке присутствуют в любых живых организмах. В своих новых работах российские ученые проанализировали, как взаимодействие наночастиц оксида церия с биогенными органическими соединениями может повлиять на его антиоксидантную и энзимоподобную активность. 

Работу комментирует ее руководитель, член-корреспондент РАН, директор ИОНХ РАН Владимир Константинович Иванов:

«В течение последних двух недель были практически одновременно приняты к печати в высокорейтинговых журналах две статьи нашей группы, посвященные проблеме создания новых биологически активных гибридных наноматериалов на основе оксида церия. Оксид церия обладает очень необычной для неорганических веществ особенностью – он способен выступать в качестве катализатора биохимических процессов в живых системах, то есть выполнять функции природных энзимов (ферментов). Подобные материалы были открыты сравнительно недавно и получили особое название – нанозимы. Анализ свойств таких материалов является одной из наиболее горячих тематик в современной науке о материалах.

Очевидно, что наночастицы, попадая в живой организм, взаимодействуют с биогенными веществами, которые, сорбируясь на поверхности частиц, могут очень существенным образом изменить как свои биохимические свойства, так и свойства самих частиц. Именно анализу данной проблемы и посвящены обе опубликованные нами статьи.

В первой работе мы проанализировали антиоксидантные и энзимоподобные свойства нанокристаллического диоксида церия, модифицированного различными биологически совместимыми и биогенными соединениями – цитратом аммония, мальтодекстрином, декстраном, g-иммуноглобулином и фосфатидилхолином. Оказалось, что модифицирование поверхности наночастиц этими молекулами сильно изменяет их биохимические свойства. В частности, способность наночастиц диоксида церия имитировать свойства природного энзима супероксиддисмутазы увеличилась примерно в 2 раза после его взаимодействия с молекулами полисахаридов (мальтодекстрина или декстрана). Кроме того, при этом существенно увеличилась и антиоксидантная активность наночастиц. Напротив, в присутствии фосфатидилхолина и g-иммуноглобулина антиоксидантные свойства наночастиц CeO2 стали менее выраженными.

Вторая работа посвящена анализу способности альбумина – основного транспортного белка плазмы крови – связываться с биологически активными соединениями в присутствии наночастиц CeO2. Оказалось, что при взаимодействии с наночастицами альбумин формирует на их поверхности плотную оболочку («белковую корону»), однако при этом он не теряет свою транспортную функцию и способен переносить лекарственные препараты (ибупрофен и варфарин) в плазме крови.»

Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение №075-15-2020-779) и в рамках Государственного задания ИОНХ РАН. Результаты исследований опубликованы в журналах New Journal of Chemistry https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/nj/d3nj03728b и ACS Biomaterial Science and Engineering https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomaterials.3c01416.

Source:  Пресс-служба ИОНХ РАН

News article profiles

News article labs

News article publications

Read also

Белок кальмара стал основой каркаса для выращивания клеток и тканей
Предложенный материал по химическому составу близок к белкам млекопитающих и не токсичен, а потому способствует быстрому прикреплению и делению культур стволовых клеток человека
Biomaterials
Biomedicine
Materials Science
2 May 2023
Ученые описали поведение волокна материала для регенеративной медицины
Это позволит создавать конструкции, обеспечивающие оптимальную скорость регенерации тканей
Biomaterials
Biomedicine
Materials Science
Mechanics of materials
13 October 2022
Плазменная обработка раневых повязок помогла бороться с диабетическими язвами
Российские ученые совместно с зарубежными коллегами предложили новый подход к созданию наноструктурированных раневых покрытий. Плазменная обработка позволила получить уникальные материалы, которые улучшают регенерацию кожи даже в таких тяжелых случаях, как незаживающие диабетические раны.
Bioengineering
Biomaterials
Biomedicine
Nanomedicine
25 April 2022
Новый пенистый материал поможет лечить незаживающие раны
Он изготовлен из органических полимеров и наночастиц серебра, что обеспечивает подходящие условия для закрытия незаживающих ран у людей с диабетом и прочими нарушениями обмена веществ.
Biomaterials
Biomedicine
Materials Science
29 March 2022
Инновационная молекула станет основой антидепрессанта нового поколения
Клиническая депрессия, или большое депрессивное расстройство — это не просто модное название для подавленного настроения, а комплекс тяжелых симптомов. Пациенты с таким диагнозом не способны испытывать радость, страдают от чувства вины, слабости, апатии и усталости, у них ухудшаются когнитивные функции и память, возникают проблемы со сном и аппетитом. Подобное состояние может длиться месяцами, а в тяжелых случаях – годами, из-за чего человек может потерять работу и думать о суициде. Справиться с ним практически невозможно без правильной медицинской помощи — комбинации лекарств и психотерапии. Российские ученые из ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН испытали на грызунах новый потенциальный антидепрессант.
Biomedicine
Drug Design
Medicine
Pharmacology
10 February 2024
Разработаны таргосомы — наночастицы для лечения и диагностики рака
Исследователи Института биофизики будущего МФТИ разработали инновационный класс наночастиц — таргосомы — для терапии и диагностики онкозаболеваний. Наночастицы прошли лабораторные испытания на грызунах. Эффективность уничтожения опухоли составила более 90%.
Biochemistry
Cancer Research
Nanomedicine
29 December 2023