Белки и полимеры сами образуют многофункциональные пленки
© M.A.Cohen Stuart
Ученые обнаружили, что при смешении древообразных полимеров — дендримеров — и белков самопроизвольно образуются многослойные пленки. Они формируются просто и сохраняют активность белков-ферментов, что определяет их потенциал в качестве материала для создания биосенсоров и медицинских изделий. Результаты работы российских и иностранных ученых опубликованы в журнале Polymer.
В наши дни известно огромное количество полимеров различного строения, состава и свойств. Одним из самых интересных примеров можно назвать дендримеры — древовидные макромолекулы. Устроены они следующим образом: к центральному ядру присоединены три группы, от каждой из которых отходит ветвь с еще двумя ветками и так далее. Такая структура достигается в результате многоступенчатого синтеза. Количеством точек ветвления определяется номер поколения дендримера: у первого поколения каждая ветвь имеет одну точку, у второго — две, у третьего — три и так далее. Чем дальше, тем более плотной и сферической становится структура, а ее физико-химические свойства определяют функциональные группировки внешнего слоя. Дендримеры способны образовывать полости, в которые можно упаковать молекулы, — это свойство стало поводом для того, чтобы активно изучать эти вещества.
Комплекс дендримера с ферментом лизоцимом. Молекула дендримера желтая. Поверхность молекулы белка окрашена в соответствии с химическими свойствами аминокислотных остатков (красный – положительно-заряженные, синий – отрицательно-заряженные, зелёный – полярный, белый – гидрофобные)
© Владимир Муронец/МГУ
«Мы обнаружили, что при смешении белков с дендримерами четвертой генерации (поколения) происходит самопроизвольное образование многослойных нанопленок толщиной порядка 200 — 700 нм, — рассказывает Владимир Муронец, профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М.В. Ломоносова. — Они могут покрывать стеклянные или пластиковые поверхности, а также формироваться на границе раздела жидкость — воздух».
Ученые провели эксперименты по включению в состав нанопленок различных ферментов: лизоцима, разрушающего клеточные стенки бактерий, и нескольких видов протеиназ, вызывающих расщепление белков. Экспериментально удалось выяснить, что эти белки в составе нанопленки способны сохранять активность около двух недель. Сама же двухкомпонентная система устойчива к действию детергентов (моющих средств), к изменениям кислотности среды, да и в целом стабильна при хранении. Впрочем, основное преимущество изготовленных пленок состоит в том, что за счет самосборки они образуются достаточно легко.
«Мы считаем, что белково-дендримерные пленки являются перспективным материалом для создания биосенсоров, а также могут быть использованы в медицине в качестве биоактивных перевязочных материалов», — заключает Владимир Муронец.
Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.