наночастицы

Жидкое или твердое? Решают наночастицы

Исследователи The University of Illinois экспериментировали с разновидностью органических веществ из группы липидов и обнаружили, что они могут существовать внутри мембран в двух состояниях, жидком и твердом. Наглядным примером такого состояния может служить стакан, наполненный водой и колотым льдом. Такая мозаичность фосфолипидных мембран позволяет использовать их как биомолекулы и биосенсоры. Используя заряженные наночастицы, ученые университета нашли новый способ влиять на эту мозаичность мембран. Благодаря этому, они добились неожиданного результата. Тот процесс, который, по идее, возможен лишь при наличии определённого белка, получилось вызвать с помощью простой заряженной наночастицы.

Липиды — это строительный материал для клеточных мембран. В своих ранних работах профессор Граник, изучающий это явление, и его студент Лянфэнг Чжан нашли способ стабилизировать чувствительную липидную мембрану путём добавления заряженной молекулы на её поверхность. Сейчас ученым удалось продемонстрировать путем решения нетривиальной задачи по химии, что фосфолипидные мембраны могут существовать одновременно в двух состояниях, жидком и твердом, в зависимости от того, какое вещество к ним прикреплено.

Используя методы флуоресценции и калориметрии, исследователи изучили взаимодействия между заряженными наночастицами и мембранами, образованными из однокомпонентных липидов. Так как мембрана состояла из одного типа липидов, то традиционное объяснение мозаичности как неравномерного распределения разных видов жиров не нашло подтверждения.

Хотя ученые использовали несколько разновидностей наночастиц, основным видом были полистирольные сферы диаметром около 20 нанометров. Там, где они соприкасались с мембраной, она меняла своё состояние. В качестве переключателя выступил электрический заряд. Наночастицы с отрицательным зарядом изменили состояние мембран с жидкого на твердое. Положительно заряженные наоборот превращали твёрдые мембраны в жидкие.

В своих дальнейших работах ученые предполагают изучить влияние на живые клетки заряженных наночастиц ещё меньшего размера, а так же новых способов стабилизации липидных мембран. В будущем их разработки можно будет использовать для направленной доставки лекарств. Они так же помогут лучше понять структуру фосфолипидных мембран и потенциального биологического эффекта от применения наночастиц в повседневной жизни.