Un miembro de la Facultad de Química, MSU, Vladimir Bochenkov, junto con sus colegas de Dinamarca logró descifrar el mecanismo de interacción de las nanopartículas de plata con las células del sistema inmune. El estudio se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
'Actualmente, una gran cantidad de productos contienen nanopartículas de plata: medicamentos antibacterianos, pasta de dientes, esmaltes, pinturas, filtros, envases, artículos médicos y textiles. El funcionamiento de estos productos radica en la capacidad de la plata para disolverse bajo oxidación y formaiones Ag + con propiedades germicidas. Al mismo tiempo, existen datos de investigación in vitro que muestran la toxicidad de las nanopartículas de plata para varios órganos, incluidos el hígado, el cerebro y los pulmones. En este sentido, es esencial estudiar los procesos que ocurren con las nanopartículas de plata enambientes biológicos y los factores que afectan su toxicidad '', dice Vladimir Bochenkov.
El estudio está dedicado a la corona de proteínas, una capa de moléculas de proteínas adsorbidas, que se forma en la superficie de las nanopartículas de plata durante su contacto con el entorno biológico, por ejemplo en la sangre. La corona de proteínas enmascara las nanopartículas y determina en gran medida sudestino: la velocidad de eliminación del cuerpo, la capacidad de penetrar a un tipo de célula particular, la distribución entre los órganos, etc.
De acuerdo con las últimas investigaciones, la corona de proteínas consta de dos capas: una corona rígida y rígida - moléculas de proteínas fuertemente unidas con nanopartículas de plata, y una corona blanda, que consiste en moléculas de proteínas débilmente unidas en un equilibrio dinámico con la solución.la corona se ha estudiado muy poco debido a las dificultades experimentales: las nanopartículas débilmente unidas separadas de la solución de proteína se desorben fácilmente dejan una partícula restante en la solución, dejando solo la corona rígida en la superficie de la nanopartícula.
El tamaño de las nanopartículas de plata estudiadas era de 50-88 nm, y el diámetro de las proteínas que formaban la corona - 3-7 nm. Los científicos lograron estudiar las nanopartículas de plata con la corona de proteínas in situ, sin eliminarlasdesde el entorno biológico. Debido a la resonancia de plasmón superficial localizada utilizada para sondear el entorno cerca de la superficie de las nanopartículas de plata, las funciones de la corona blanda se han investigado principalmente.
'En el trabajo mostramos que la corona puede afectar la capacidad de las nanopartículas para disolverse en cationes de plata Ag +, que determinan el efecto tóxico. En ausencia de una corona suave que comparte rápidamente la capa de proteína media con el medio ambiente platalos cationes están asociados con los aminoácidos que contienen azufre en el medio sérico, particularmente cisteína y metionina, y precipitan como nanocristales Ag 2 S en la corona dura '', dice Vladimir Bochenkov.
Ag 2 S sulfuro de plata se forma fácilmente en la superficie de la plata incluso en el aire en presencia de trazas de sulfuro de hidrógeno. El azufre también es parte de muchas biomoléculas contenidas en el cuerpo, provocando que la plata reaccione y se convierta en sulfuro.Formación de los nanocristales Ag 2 S debido a la baja solubilidad reduce la biodisponibilidad de los iones Ag +, reduciendo a cero la toxicidad de las nanopartículas de plata. Con una cantidad suficiente de fuentes de azufre de aminoácidos disponibles para la reacción, toda la plata potencialmente tóxica se convierte en el sulfuro insoluble no tóxico.Los científicos han demostrado que lo que sucede en ausencia de una corona suave.
En presencia de una corona suave, el Ag 2 Los nanocristales de sulfuro de plata S se forman en cantidades más pequeñas o no se forman en absoluto. Los científicos atribuyen esto al hecho de que las moléculas de proteína débilmente unidas transfieren los iones Ag + de las nanopartículas a la solución, dejando así el sulfuro no cristalizado.Las proteínas corona son 'vehículos' para los iones de plata.
Los científicos creen que este efecto debe tenerse en cuenta al analizar la estabilidad de las nanopartículas de plata en un entorno proteico y al interpretar los resultados de los estudios de toxicidad. Los estudios sobre la viabilidad celular del sistema inmune macrófagos de la línea murina J774 confirmaronLa reducción de la toxicidad celular de las nanopartículas de plata en la sulfuración en ausencia de una corona suave.
El desafío de Vladimir Bochenkov fue simular los espectros de resonancia de plasmón de los sistemas estudiados y crear el modelo teórico que permitiera la determinación cuantitativa del contenido de sulfuro de plata in situ alrededor de las nanopartículas, siguiendo el cambio en las bandas de absorción en los espectros experimentales. Desde la frecuenciade la resonancia del plasmón es sensible a un cambio en la constante dieléctrica cerca de la superficie de las nanopartículas, los cambios en los espectros de absorción contienen información sobre la cantidad de sulfuro de plata formado.
El conocimiento de los mecanismos de formación y dinámica del comportamiento de la corona de proteínas, la información sobre su composición y estructura son extremadamente importantes para comprender la toxicidad y los riesgos de las nanopartículas para el cuerpo humano. En perspectiva, la formación de corona de proteínas puede utilizarse paraadministrar medicamentos en el cuerpo, incluido el tratamiento del cáncer. Para este propósito, será suficiente elegir tal contenido de la corona de proteínas, que permite que las nanopartículas de plata penetren solo en la célula cancerosa y la maten.
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Moscú Lomonosov . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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