Магнитопорообразование в клітинах за допомогою УНТ

Як відомо, жива клітина укладена в щільну оболонку (мембрану), ізолюючу клітину від проникнення різних речовин. З одного боку, така структура сприяє виживанню клітини в умовах мінливого оточення, але з іншого боку, подібна ізоляція перешкоджає можливому спрямованого впливу на клітину за допомогою введення лікарських препаратів, генного матеріалу або, у разі клітин злоякісних пухлин, її знищення. Традиційний спосіб відкриття клітинних пір забезпечує можливість введення в клітину різних сполук, заснований на використанні імпульсного електричного поля, дія якого викликає зміна характеру розподілу пор за розмірами. Такий спосіб, званий электропорообразованием (ЕПО, electroporation), досить добре вивчений і отримав широке поширення в експериментальній медицині. Застосування імпульсного електричного поля істотно розширює можливості клітинної терапії і дозволяє порівняно легко вводити в клітку лікарські препарати, генний матеріал або речовина, що викликає загибель клітини.

Нещодавно завдяки зусиллям дослідників Univ. of Dundee (Великобританія) [1], арсенал засобів клітинної терапії поповнився новим методом, при якому відкриття клітинних досі відбувається в результаті дії слабкого магнітного поля. Цей метод, названий магнитопорообразование (МПВ, magnetoporation), заснований на використанні багатошарових вуглецевих нанотрубок (ВНТ), які набувають магнітні властивості під дією зовнішнього магнітного поля.

Для цього вкриті тонкою полімерною плівкою УНТ діаметром близько 100 нм і довжиною близько 1 мкм дисперговані у воді. В силу присутності невеликої кількості домішок (на рівні 5%), переважно заліза, трубки володіли магнітними властивостями. При включенні магнітного поля невеликої інтенсивності (40-75 мТ), що обертається зі швидкістю 12-20 об/хв., трубки, які мають магнітний дипольний момент, починали обертатися, що призводило до їх взаємному тяжінню і утворення джгутів. Швидкість обертання трубок, так і ступінь їх агрегації, залежали від ступеня очищення; при цьому обертання і невелика кількість агрегатів спостерігалися навіть у разі використання УНТ з вмістом домішок на рівні 1%.

Ефект збільшення проникності мембрани в результаті МПВ досліджували на прикладі клітин ураженої злоякісною пухлиною легені людини. Клітинні культури протягом 20 хв піддавали впливу магнітного поля індукцією 20, 40 і 75 мТ в присутності багатошарових УНТ. При індукції вище 40 мТ спостерігали помітне зниження виживаності клітин, що вказує на пороговий характер впливу магнітного поля. Контрольний експеримент показав, що при відсутності УНТ магнітне поле не робить ніякого впливу на ріст і виживання клітин. Спостереження, виконані за допомогою атомно-силового мікроскопа, показали, що поверхня клітинних мембран у результаті впливу обертового магнітного поля в присутності УНТ стає значно більш шорсткою.

В якості основного механізму дії магнітного поля на клітини в присутності УНТ автори розглядають механічні сили, що діють на мембрану при наявності обертального магнітного поля і призводить до її розриву при перевищенні порогової величини напруги (0.004−0.006 Дж/м2). Для перевірки цього припущення було проведено спеціальний експеримент, в якому утворення пор в структурі мембрани фіксували за допомогою люминесцирующего барвника, що проникає в мембрану в результаті дії обертового магнітного поля. Згідно з результатами цього експерименту, відсутність УНТ дію обертового магнітного поля з індукцією 75 мТ практично не викликає проникнення барвника в клітини, в той час як введення УНТ призводить до фарбування приблизно 20 % клітин. Кількісне зростання проникності клітинних мембран корелює з піднаглядним впливом обертового магнітного поля на виживаність клітин. Тим самим результати виконаних експериментів вказують на можливість стимулювання проникності клітинних мембран для різних лікарських препаратів і руйнування ракових клітин в результаті впливу обертового магнітного поля в присутності УНТ.

А. Єлецький

1. D. Liu et al., Nano Lett. 12, 5117 (2012).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *