Созданы материалы, имитирующие оболочки живых клеток

Ученые из Университета ИТМО получили изолированный двойной фосфолипидный слой и научились регулировать расстояние между ним и поддерживающей поверхностью. Такие конструкции, имитирующие живые оболочки клеток (мембраны), применяются в биологических исследованиях и могут быть использованы как тестовые системы для косметических препаратов. Результаты исследования поддержанны грантом Президентской программы исследовательских проектов РНФ. Статья ученых опубликована в Journal of the Royal Society Interface.

При исследовании биологических объектов и косметических систем ученым в лаборатории очень важно помещать их в условия, максимально близкие к естественным. Так, встроенные в клеточную оболочку белки могут выполнять свои функции только в двойных жировых (фосфолипидных) слоях. А их очень сложно получить в лаборатории – ведь нужно, чтобы слои сначала осели на нужной поверхности, а затем покинули ее. Поэтому важно разработать способ получения таких мембран без их разрушения в процессе приготовления.

Российские ученые сконструировали систему, способную поддерживать в стабильном состоянии свободный двойной фосфолипидный слой. В ее основе – электрод из золота, при помощи которого исследователи смогли контролировать кислотность (pH) раствора. В зависимости от этого показателя среда раствора может быть щелочной, нейтральной или кислой.

В ходе эксперимента на электрод наслаивались по очереди два разных полимера, которые в итоге образовывали плоскую положительно заряженную поверхность, практически не содержащую дефектов. Затем этот электрод поместили в раствор, содержащий везикулы – молекулярные сферы, стенки которых состоят из двойных фосфолипидных слоев. В нейтральном растворе фосфолипиды заряжены отрицательно, из-за чего притягиваются к положительному электроду. Осевшие на электрод везикулы разрушаются, а их части оседают на подложку и формируют двойной фосфолипидный слой. Затем заряд на золотом электроде увеличивают. Из-за этого происходит перезарядка фосфолипидной мембраны – знак ее заряда меняется на положительный и она отталкивается от одноименного электрода. Преодолев определенное расстояние, искусственная мембрана останавливается и становится стабильной. Контролировать это расстояние можно, как выяснили ученые, с помощью изменения кислотности среды.

«Такой способ манипуляции липидными слоями может быть полезен в инженерии тканей и при разработке lab-on-chip платформ – микросхем, позволяющих производить многостадийный химический анализ, используя микроскопические количества вещества. Полученные нами мембраны найдут применение при изучении ионных каналов и мембранных белков, а также механики клетки. Они также могут быть полезны для фармацевтической и косметической индустрии, поскольку их использование при тестировании препаратов снимает этический вопрос, возникающий при проведении опытов на животных. Расстояние между липидом и электродом зависит от заряда молекулы липида, который в свою очередь зависит от pH среды. А контролировать pH мы умеем. Сейчас мы работаем совместно с французскими коллегами над установлением вида этой зависимости», – рассказывает аспирант лаборатории SCAMT Университета ИТМО Николай Рыжков.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.