Химики разработали новый биосовместимый металлоорганический каркас для медицинских целей

Международный коллектив исследователей разработал биосовместимый сольватохромный металлоорганический каркас (МОК), который может стать удобным инструментом для доставки лекарств и генов в определённые клетки. Исследование опубликовано в журнале Materials Horizons.

Полученный металлорганический каркас на основе кобальта был впервые синтезирован коллективом химиков из ведущих российских университетов Санкт-Петербурга и Москвы совместно с Национальным медицинским исследовательским центром им. В.А. Алмазова (Санкт-Петербург) и в сотрудничестве с Университетом Лотарингии (Нанси, Франция).

Затем на базе Лаборатории биофизики клетки Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН (ННЦМБ ДВО РАН) было проведено биотестирование на модельных объектах — рыбах зебраданио (zebrafish, Danio rerio).

Данио-рерио (Danio rerio) известна в англоязычной литературе как zebrafish

Результаты исследования физико-химических свойств МОК показали, что синтезированные металлоорганические каркасы абсолютно не токсичны для рыб, а также для клеток человеческой глиобластомы. Авторы работы подчёркивают, что биосовместимые интеллектуальные гибридные материалы могут стать удобными инструментами для доставки лекарственного средства/генетического груза в определенные клетки.

«Полученные результаты внесут вклад в развитие персонализированной медицины РФ и напрямую относятся к технологиям повышения продолжительности и качества жизни», — сообщает пресс-служба ННЦМБ ДВО РАН. Кроме того, разработанный МОК может служить долговечным и биосовместимым визуальным датчиком влажности для потенциального хранения чувствительных к воде товаров и химикатов.

Биосовместимый MOF для измерения влажности. (а) Тест на чувствительность MOFs 2 (розовый порошок) и 3 (фиолетовый порошок) к различным растворителям. (b) Поведенческая реакция рыбок данио-рерио на внутрижелудочное введение различных доз MOF через 3 ч. После инъекции в дозе 1,5 г/кг. (c) При введении дозы 6 г/кг рыба ложится на дно камеры. (e) Тест на выживаемость взрослых рыбок данио-рерио после внутрижелудочного введения MOF: введение различных доз MOF от 1,5 до 12 г/кг приводило к различным уровням выживаемости рыб в течение 6 часов. (d) Инкубация эмбрионов рыбок-рерио в планшете с градиентом MOF приводила к различной выживаемости эмбрионов с (f) её динамикой во время инкубации в течение 24 и 72 часов

«Мы продемонстрировали его многократное использование с помощью дистанционного лазерного нагрева, который превращает этот МОК в более экологичный функциональный материал», — отметил один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник ННЦМБ ДВО РАН Вячеслав Дячук.

Металлоорганические каркасы — это новый класс химических соединений, в которых металлы и органические молекулы образуют единую кристаллическую структуру, называемую каркасом. За счёт большого количества пор эти соединения могут поглощать другие вещества. Так, например, каркасы могут быть использованы в биомедицине для целенаправленной доставки генов в клетки с разными конечными целями. Это может быть как изменение судьбы незрелой (стволовой) клетки (дифференцировка), так и активация программы гибели определённых типов клеток (апоптоз), например, раковых.

Кроме того, МОК могут использоваться для адресной доставки лекарств в органы. Основные трудности, с которыми приходится сталкиваться при внедрении этого инновационного типа интеллектуальных систем, — это токсичность используемых материалов и проблема эффективности загрузки.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда № 22-14-00245.

Источник: пресс-служба ННЦМБ ДВО РАН.