Дофамин стал основой нанотрубок для дистанционного управления клетками
В Итальянском институте технологий разработаны органические наночастицы, объединившие несколько терапевтических функций. Основой для них послужил дофамин, широкой публике известный как «гормон радости».
Впервые три свойства — пьезоэлектрическое, фототермическое и антиоксидантное — объединены в одной органической структуре в десятки раз тоньше волоса. Описанные в журнале ACS Nano наночастицы могут применяться для модуляции клеточной активности, с потенциальными приложениями в онкологии и лечении нейродегенеративных заболеваний.
В нашем мозге дофамин выполняет роль нейромедиатора. Этим обусловлено главное преимущество полученного из него полимера — практически идеальная биосовместимость. В этой связи полидопамин уже применяется в биомедицине — но до сих пор в форме сферических наночастиц.
Итальянские исследователи придали ему форму полых нанотрубок длиной немногим более микрона и толщиной 140 нм. Изменение формы повлияло на свойства материала — он стал пьезоэлектрическим.
«Пьезоэлектричество в полидопамине ранее никогда не наблюдалось — именно трубчатая форма позволила проявиться свойству, отсутствующему у сферических наночастиц из того же материала», — подчеркнул руководитель исследования Джанни Чофани.
В экспериментах на полидопаминовые трубочки воздействовали ультразвуком — и они вырабатывали небольшой потенциал. Эта особенность позволяет применять нанотрубки для дистанционного управления клетками.
Два других свойства частиц вытекают из характеристик дофамина в его полимеризованной форме — полидопамина. Он способен поглощать инфракрасный свет и нагреваться, а ультразвуковая стимуляция заставляет его высвобождать отдельные молекулы дофамина. Эти два эффекта можно использовать, соответственно, для стимуляции клеточной активности в тканях — например, высвобождения внутриклеточного кальция, лежащего в основе коммуникации между клетками, — и для антиоксидантного действия, защищающего клетки от окислительного стресса и способствующего их выживанию.
Биосовместимость трубок проверили на культивируемых клетках. Наноструктуры поглощаются клетками, не нарушая их нормальной жизнедеятельности.
Таким образом, нанотрубки из полидопамина представляют собой новый класс многофункциональных наноматериалов, которые могут найти применение в регенеративной медицине, нейростимуляции и разработке биоэлектронных устройств, а также стать инструментом для контролируемой доставки терапевтических молекул в нервную систему.
