Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Nanoparticles with switchable shells for virus sensing and inhibition

Article Category

Article available in the following languages:

Nanocząsteczki złota pozwalają uzyskać większą czułość diagnostyczną

Nanocząsteczki kopiujące naturalne mechanizmy mogą przyczynić się do rewolucji w diagnostyce medycznej utorować drogę do wytwarzania leków antywirusowych nowej generacji.

Samoorganizujące się monowarstwy (SAM) – warstwy cząsteczek organicznych, które samoczynnie układają się na powierzchni – są istotną częścią współczesnej nanotechnologii. Potencjalne zastosowania tej technologii to wytwarzanie niezwykle cienkich warstw izolujących oraz nanoskalowych urządzeń elektronicznych. Profesor technologii biomedycyny na Uniwersytecie w Malmö w Szwecji i koordynator projektu rSAMs-NANO Börje Sellergren zauważa: „Monowarstwy o odwracalnej samoorganizacji [ang. reversible self-assembled monolayers (rSAM)] to taki rodzaj samoorganizujących się monowarstw, w których na naładowanych powierzchniach może dojść do odwrócenia procesu samoorganizacji i uformowania warstw zdefiniowanych molekularnie. Takie ich zachowanie sprawia, że mogą przejawiać one potencjalnie interesujące właściwości biomimetyczne”. Sellergren i stypendystka działań „Maria Skłodowska-Curie” Yulia Sergeeva skupili się na zbadaniu, czy zastosowanie warstw rSAM pozwoli kopiować sposób oddziaływania komórek z otoczeniem lub ich spotkań z patogenami. Problem ten może okazać się niezmiernie przydatny w dziedzinie inżynierii tkankowej oraz bioczujników, a ostatecznie doprowadzić do metod hamowania oddziaływań między wirusem a komórką gospodarza. Sellergren mówi: „Główne potencjalne korzyści, jakie udało się nam zidentyfikować w zakresie stosowania warstw rSAM to ich solidność, łatwość wytwarzania oraz krótkie czasy przejść, a wszystko to przy utrzymaniu niewielkich kosztów. Przykładowo testy antygenowe do wykrywania obecności wirusa bazują obecnie na wykorzystaniu drogich i często trudnych w wytworzeniu przeciwciał. Pokonanie tych trudności może przyspieszyć wychodzenie z odpowiedzią na pandemię i zwiększyć możliwości przeprowadzania testów na całym świecie”.

Czułe techniki diagnostyczne

Ostatecznie projekt rSAMS-NANO posłużył sprawdzaniu, czy zastosowanie rSAM może przynieść poprawę względem stosowanych obecnie technik diagnostycznych i terapeutycznych. Sellergren wyjaśnia: „Inspiracją do prowadzenia tych badań były publikowane wcześniej prace nad inhibitorami patogenów na bazie nanocząsteczek. Przykładowo nanocząsteczki złota powlekane glikanem wykazały obiecujące właściwości hamujące w przypadki bakterii i wirionów”. Nanocząsteczkom tym brakowało jednak dynamicznych, biomimetycznych właściwości warstw rSAM. Aby sprawdzić postawioną hipotezę, zespół projektowy osadził warstwy rSAM pod postacią elastycznych powłok na rdzeniu z nanocząsteczek złota. Celem było sprawdzenie, czy takie rozwiązanie pozwoli uzyskać większą czułość diagnostyczną. „Przeprowadziliśmy systematyczne badanie wpływu wielkości nanocząstek złota, właściwości warstwy kotwiczącej i składu warstwy rSAM na stabilność układu rdzeń–powłoka”, dodaje Sellergren. „Udało się nam zidentyfikować niepowtarzalną kombinację, która pozwoliła osiągnąć potrzebną stabilność”. Skuteczność przygotowanych w ten sposób nanocząsteczek z powłoką dynamiczną w wykrywaniu infekcji została sprawdzona przy użyciu białek kapsydu i dezaktywowanych wirionów. Przykładowo nanocząsteczkowe czujniki sprawdzono w wykrywaniu różnych szczepów wirusa grypy. Doświadczenia te pozwoliły odkryć, że ligandy modyfikowane za pomocą nanocząsteczek oddziaływały silnie ze swoimi receptorami. „Ponadto ruchliwość ligandów znacznie wzmocniła wiązanie docelowe. To z kolei przełożyło się na czułość detekcji, która znacznie przewyższyła tę obserwowaną dla alternatywnych receptorów, takich jak przeciwciała. Ostatecznie udało się nam wykazać, że można wytworzyć stabilne nanocząsteczki z powłoką rSAM i złotym rdzeniem”, mówi Sellergren. „Następnie okazało się, że oddziałują one bardzo silnie ze swoimi receptorami”.

Przełom w dziedzinie bioczujników

Odkrycia te mogą stanowić znaczący przełom w zakresie stosowania biomimetycznych technik biowykrywania i w diagnostyce. Wynalazcy opatentowali materiały użyte w projekcie. Obecnie są one stosowane przez niewielki start-up powstały po ukończeniu projektu. Trwają negocjacje w zakresie umów licencyjnych. Nic nie stoi też na przeszkodzie, aby wykorzystać koncepcyjnie techniki powstałe w ramach projektu rSAMs-NANO do hamowania wnikania wirusa w komórkę poprzez blokowanie receptora na wczesnych etapach infekcji. Rozwiązanie to może zainteresować branżę farmaceutyczną w kontekście opracowania leków przeciwwirusowych nowej generacji. „W ramach tego projektu, który uzyskał wsparcie z działań »Maria Skłodowska-Curie«, staraliśmy się również wesprzeć naukowca posiadającego wyjątkowe umiejętności w tej dziedzinie”, zauważa Sellergren. Umiejętności te doskonale wpasowały się w nasze potrzeby niezbędne do osiągnięcia wyznaczonych celi”.

Słowa kluczowe

rSAMs-NANO, nanotechnologia, SAMs, biomimetyczne, wirus, komórka, złoto, nanocząsteczki

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania