Созданы новые искусственные аналоги ферментов

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.