Красноярские ученые разработали метод получения наночастиц оксида железа, покрытых крахмалом, с помощью которых можно быстро и легко очистить рекомбинантные белки, применяемые в биомедицине в качестве биомаркеров различных болезней. Синтез многоразовых частиц прост, быстр и экономичен, что позволяет легко реализовать его в других лабораториях. Результаты исследования представлены в журнале Molecular science.
Наночастицы с уникальными магнитными свойствами применяют в биомедицине, например для разделения клеток, адресной доставки лекарств, в магнитно-резонансной томографии, малоинвазивной хирургии и гипертермии, молекулярной диагностике in vitro. Также они могут использоваться в качестве сорбентов для очистки белковых молекул из различных смесей. Но для этого наночастицы должны обладать хорошими магнитными свойствами. На эту роль лучше всего подходят соединения оксида железа из-за высокой намагниченности, суперпарамагнетизма и простоты их синтеза. Однако они склонны к окислению и слипанию между собой. Для повышения их стабильности необходимы специальные покрытия.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» и Сибирского федерального университета разработали метод получения магнитных наночастиц оксида железа, покрытых крахмалом, и продемонстрировали возможность их использования для выделения рекомбинантных белков, несущих мальтоза-связывающий белок в своем составе (за счет которого и происходит специфичное связывание с крахмалом). Связывающая способность таких частиц превышает параметры коммерческих магнитных гранул, используемых для схожих задач. Хорошие магнитные характеристики и высокая сорбционная емкость делают частицы превосходным материалом для очистки рекомбинантных белков. При этом созданные сорбирующие частицы можно применять повторно, их связывающая способность остается неизменной даже после трех циклов.
Покрытые крахмалом магнитные наночастицы были опробованы в качестве сорбента для очистки нескольких рекомбинантных белков, представляющих интерес для медицинской диагностики. Среди них — сердечный тропонин I — высокоспецифичный ранний биомаркер острого инфаркта миокарда, белок, ингибирующий меланому, и сурвивин, который перспективен для диагностики злокачественных новообразований. Для разделения белков магнитными наночастицами оксида железа ученые задействовали магнитную сепарацию вместо сложных и дорогостоящих систем центрифугирования, фильтрации или хроматографии. Это значительно сократило длительность процесса очистки и автоматизировало его. После одностадийной очистки полученные белки обладали чистотой 80—94 %.
«Синтез новых наночастиц магнитного оксида железа, покрытых крахмалом, очень прост, быстр и экономичен. Они показали превосходную эффективность очистки белков, высокую связывающую способность, стабильность, а также возможность повторного использования без потери связывающей способности и чистоты белка. Примечательно, что из-за дешевизны синтезированных частиц этот материал может быть и одноразовым. Наши наночастицы обеспечивают быструю, удобную, специфичную и экономичную одноэтапную очистку рекомбинантных белков. На наш взгляд, этот материал также имеет хорошие перспективы в качестве основы для создания специфических биосенсоров, а простой и экономичный метод синтеза крахмальных наночастиц может быть легко реализован в других лабораториях», — сообщила о результатах работы одна из авторов исследования старший научный сотрудник Института биофизики КНЦ СО РАН кандидат биологических наук Василиса Валерьевна Красицкая.
Источник: Наука в Сибири