Главная страница /

 

Коллектив исследователей из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Медико-генетического научного центра и Факультета химии Высшей школы экономики получил новые гибридные органо-неорганические материалы на основе оксида церия, свойства которых имитируют свойства природных ферментов (энзимов). Результаты исследований опубликованы в журналах New Journal of Chemistry и ACS Biomaterial Science and Engineering.

 

Нанокристаллический оксид церия является одним из перспективных кандидатов для создания новых типов биомедицинских препаратов, что связано с уникальной особенностью данного материала – способностью имитировать в живых системах функции некоторых энзимов, природных белков-катализаторов биохимических процессов. Для практического применения материалов на основе оксида церия необходимо понимать механизмы их биохимической активности и способы ее регулирования. Наибольшее влияние на биоактивность наночастиц оказывают находящиеся на их поверхности органические молекулы, которые в избытке присутствуют в любых живых организмах. В своих новых работах российские ученые проанализировали, как взаимодействие наночастиц оксида церия с биогенными органическими соединениями может повлиять на его антиоксидантную и энзимоподобную активность.

 

Работу комментирует ее руководитель, член-корреспондент РАН, директор ИОНХ РАН Владимир Константинович Иванов:

В течение последних двух недель были практически одновременно приняты к печати в высокорейтинговых журналах две статьи нашей группы, посвященные проблеме создания новых биологически активных гибридных наноматериалов на основе оксида церия. Оксид церия обладает очень необычной для неорганических веществ особенностью – он способен выступать в качестве катализатора биохимических процессов в живых системах, то есть выполнять функции природных энзимов (ферментов). Подобные материалы были открыты сравнительно недавно и получили особое название – нанозимы. Анализ свойств таких материалов является одной из наиболее горячих тематик в современной науке о материалах.

 

Очевидно, что наночастицы, попадая в живой организм, взаимодействуют с биогенными веществами, которые, сорбируясь на поверхности частиц, могут очень существенным образом изменить как свои биохимические свойства, так и свойства самих частиц. Именно анализу данной проблемы и посвящены обе опубликованные нами статьи.

 

В первой работе мы проанализировали антиоксидантные и энзимоподобные свойства нанокристаллического диоксида церия, модифицированного различными биологически совместимыми и биогенными соединениями – цитратом аммония, мальтодекстрином, декстраном, g-иммуноглобулином и фосфатидилхолином. Оказалось, что модифицирование поверхности наночастиц этими молекулами сильно изменяет их биохимические свойства. В частности, способность наночастиц диоксида церия имитировать свойства природного энзима супероксиддисмутазы увеличилась примерно в 2 раза после его взаимодействия с молекулами полисахаридов (мальтодекстрина или декстрана). Кроме того, при этом существенно увеличилась и антиоксидантная активность наночастиц. Напротив, в присутствии фосфатидилхолина и g-иммуноглобулина антиоксидантные свойства наночастиц CeO₂ стали менее выраженными.

 

Вторая работа посвящена анализу способности альбумина – основного транспортного белка плазмы крови – связываться с биологически активными соединениями в присутствии наночастиц CeO₂. Оказалось, что при взаимодействии с наночастицами альбумин формирует на их поверхности плотную оболочку («белковую корону»), однако при этом он не теряет свою транспортную функцию и способен переносить лекарственные препараты (ибупрофен и варфарин) в плазме крови.

 

Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение №075-15-2020-779) и в рамках Государственного задания ИОНХ РАН.

 

 

 

 

A.E. Baranchikov, M.M. Sozarukova, I.V. Mikheev, A.A. Egorova, E.V. Proskurnina, I.A. Poimenova, S.A. Krasnova, A.D. Filippova, V.K. Ivanov. Biocompatible ligands modulate nanozyme activity of СeO₂ nanoparticles // New J. Chem. 2023. V.47. P.20388–20404. DOI: 10.1039/D3NJ03728B

M.M. Sozarukova, E.M. Kochneva, E.V. Proskurnina, I.V. Mikheev, D.O. Novikov, M.A. Proskurnin, V.K. Ivanov. Albumin retains its transport function after interaction with cerium dioxide nanoparticles // ACS Biomater. Sci. Eng. 2023. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.3c01416

 

Пресс-релиз опубликован на сайтах Научная Россия https://scientificrussia.ru/articles/ucenym-udalos-polucit-novye-iskusstvennye-analogi-fermentov, телеграмм-канал «Научная Россия" (https://t.me/scientificrussia/7469, Поиск https://poisknews.ru/themes/himiya/rossijskie-himiki-sozdali-novye-iskusstvennye-analogi-fermentov/, РАН https://new.ras.ru/activities/news/sozdany-novye-iskusstvennye-analogi-fermentov/, Индикатор https://indicator.ru/chemistry-and-materials/rossiiskie-khimiki-sozdali-novye-iskusstvennye-analogi-fermentov-01-12-2023.htm, Mendeleev.info (https://mendeleev.info/rossijskie-himiki-sozdali-novye-iskusstvennye-analogi-fermentov/, InScience https://inscience.news/ru/article/russian-science/14863, CoLab https://colab.ws/news/799, Дзен https://dzen.ru/a/ZXKu9bYr4FSb6X9c, Научный микроблог Минобрнауки России https://sciencemon.ru/office/org/blog/262610/