Наночастицы могут менять клетки

Наночастицы содержатся везде: в воздухе, в воде, в почве, в косметических средствах и в продуктах питания. Поскольку они такие крошечные, они легко проникают в клетки нашего тела. Это представляет интерес для медицинских применений: наночастицы, покрытые активными ингредиентами, могут специально вводиться в клетки, например, для разрушения раковых клеток. Однако многое еще предстоит узнать о том, как наночастицы распределяются в клетках, что они там делают и как эти эффекты зависят от их размера и покрытия.

Новое понимание пришло из исследования на BESSY II, где команда профессора Герда Шнайдера может делать рентгеновские микроскопические снимки с мягким, интенсивным рентгеновским излучением. Исследователи из группы рентгеновской микроскопии во главе с биофизиком Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца доктором Джеймсом МакНэлли узучили клетки с наночастицами с различным покрытием. Наночастицы были точно одинакового размера, но были покрыты различными активными ингредиентами.

BESSY II - это источник синхротронного излучения третьего поколения, который производит чрезвычайно яркий рентгеновский свет. Исследователи со всего мира могут использовать этот свет для своих экспериментов. BESSY II-это универсальный инструмент для изучения бесконечного разнообразия образцов, например, солнечных элементов, материалов для производства солнечного водорода и квантовых материалов, белков для разработки новых лекарств, а также метеоритов и археологических находок.

«Рентгеновская микроскопия обеспечивает значительно лучшее разрешение, чем световая микроскопия, и намного лучший обзор, чем электронная микроскопия», - подчеркивает Шнайдер.

Впервые команда получила полные трехмерные изображения с высоким разрешением клеток, обработанных наночастицами, с содержащимися в них органеллами: включая липидные капли, митохондрии, мультивезикулярные тела и эндосомы. Липидные капли действуют как запас энергии в клетке, в то время как митохондрии метаболизируют эту энергию.

Анализ изображений показал: наночастицы накапливаются преимущественно в подмножестве клеточных органелл, а также изменяют количество определенных органелл за счет других органелл. Изменения в количестве органелл были одинаковыми независимо от покрытия наночастиц, что позволяет предположить, что многие различные виды покрытий наночастиц могут вызывать аналогичный эффект. Чтобы оценить, насколько общий этот эффект, специалисты проведут дальнейшие исследования с другими покрытиями наночастиц и с другими типами клеток, пишет EurekAlert.

«Рентгеновская микроскопия позволяет нам видеть клетку в целом, поэтому мы смогли наблюдать это поведение впервые», - объясняет МакНалли. «Мы обнаружили, что поглощение таких наночастиц увеличивает количество митохондрий и эндосом, в то время как другие органеллы, а именно липидные капли и многовезикулярные тела, уменьшаются. Причем при голодании или марафоне мы видим похожие изменения в клетке, а именно: увеличение митохондрий и уменьшение количества липидных капель. Очевидно, что клетке требуется энергия, чтобы поглотить наночастицы, и клетке кажется, что она только что пробежала марафон».