Jak nanočástice zlata v polymerovém obalu procházejí buněčnou membránou?

Živé buňky mají úžasně vymyšlené obaly. Evoluce se v tomhle případě doopravdy vytáhla. Při pohledu na prosté a přitom velmi efektivní řešení biomembrán skoro nelze zůstat chladným. Buňky si s nimi velmi dobře střeží útroby a je poměrně obtížné se dostat dovnitř, například s léčivem anebo biosenzorem, aniž by přitom došlo ke zničení dotyčné buňky. Jednou z možných cest je použití nanočástic ze zlata, které jsou potažené tenkou vrstvou polymeru, jako mikroskopické lentilky. Tenhle způsob objevili už v roce 2008, až do teď ale nebylo jasné, jak vlastně funguje. Proč právě nanočástice ze zlata?

Nedávno se do toho vložil tým, kterému šéfoval Alfredo Alexander-Katz z MIT a povedlo se mu poodkrýt tajemství nanočástic zlata s polymerem. Badatelé analyzovali proces nenásilného průniku zlatých nanočástic do buňky s využitím laboratorních experimentů i počítačových simulací. Ukázalo se, že prvním a rozhodujícím krokem pronikání zmíněných nanočástic je jejich splynutí s buněčnou membránou. Zároveň se jim podařilo určit maximální velikost nanočástic, které mohou tímto způsobem proniknout do buňky. Zjištěná limitní velikost přitom záleží na složení vrstvy polymeru, který obaluje nanočástice. Tato vrstva může být tvořena několika různými molekulami. Výsledný obal má tloušťku jediné molekuly a zahrnuje hydrofobní i hydrofilní části. Alexandra-Katze a spol. fascinovalo i to, že zlaté nanočástice pronikají do buňky velmi šetrně. Místo průniku se ihned po průchodu nanočástice uzavře a neproklouznou tudy ani malé molekuly.

Vědci podotýkají, že používané nanočástice jsou kompletně obalené polymerem, takže vlastně není tak úplně důležité, že jsou právě ze zlata. Výhoda zlata je v tom, že se z něj relativně snadno dělají použitelné nanočástice, například redukcí kyseliny chlorozlatité a následným srážením neutrálních atomů zlata a tak je odpověď na část záhady úplně jednoduchá. Zlato prostě bylo vhodným materiálem, který byl k dispozici, toť vše. Na druhou stranu, nanočástice zlata mohou být i přínosem pro terapii, což je zase argumentem pro jejich použití. Například velmi dobře pohlcují rentgenové paprsky, takže je možné je dostat do buněk nádoru a tam je pořádně nažhavit rentgenem. To by mělo v ideálním případě zlikvidovat nežádoucí buňky zevnitř.

Badatelé se teď snaží využít schopností nanočástic zlata s polymerovým obalem k dopravování medikamentů dovnitř buněk. Rádi by dotyčné látky navázali na polymerový obal nanočástic a pak je s nanočásticemi dostali přes biomembránu. Zároveň se snaží přimět nanočástice, aby pronikaly jen do vybraných buněk. Obvykle není nutné léčit všechny buňky bez rozdílu. Další možnou aplikací šikovných nanočástic zlata je připojování biologických senzorů k povrchu buňky anebo jejich zasouvání dovnitř. Vědci často hoří touhou měřit buněčné pochody v živé buňce a tohle je zajímavý způsob, jak na to.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použitá literatura:

Nano Letters 13: 4060–4067.

Massachusetts Institute of Technology News 22. 8. 2013, Wikipedia (Colloidal gold).