Одним из возможных применений наночастиц является доставка лекарств, ДНК и других веществ в клетки животных. А вот для растений это выполнить непросто из-за наличия плотных клеточных стенок. Обычно для этого используют так называемые генные пушки, стреляющие тяжелыми частицами.
Исследователи из Iowa State University (США) смогли успешно доставить вещества в клетки растений при помощи мезопористых частиц из диоксида кремния.
Контролируемая доставка веществ в растительные клетки была осуществлена следующим образом. Были взяты мезопористые частицы SiO2 размером 100-200 нм. В поры частиц (диаметр 3 нм) был внедрен бета-эстрадиол – инициатор экспрессии некоторых генов. Поры были закупорены наночастицами золота (10-15 нм), функционализированными таким образом, чтобы «крепление» между золотом и диоксидом кремния содержало дисульфидные мостики. Золото также выступает в роли утяжелителя, что необходимо для пробивания толстых клеточных стенок.
Внешняя поверхность таких композитных частиц была покрыта молекулами ДНК, кодирующими зеленый флуоресцирующийй белок. Каждая молекула ДНК содержала специальный регуляторный участок, благодаря чему экспрессия гена была возможна только при наличии бета-эстрадиола.
Потом при помощи генной пушки частицы были введены в табачные листья. Там поры были открыты при помощи дитиотреитола (DTT) – восстановителя дисульфидных мостиков, которые в данном случае удерживали частицы золота, закрывающие поры. Бета-эстрадиол покинул поры и вызвал экспрессию гена флуоресцирующего белка.
Таким образом, внедрение препаратов в клетки было осуществлено при помощи мезопористых частиц. Во-первых, это позволяет доставлять значительно большее количество вещества, чем при обычной бомбардировке золотыми или вольфрамовыми частицами с прикрепленными к поверхности молекулами. Во-вторых, было показано, что мезопористые частицы позволяют проводить контролируемое высвобождение внедренных веществ.
Теперь исследователи пытаются придумать, как раскрывать поры под воздействием облучения, магнитных полей, температуры, осмотического давления и изменения pH.
Работа была опубликована в Nature Nanotechnology.
См. также:
Мезопористые наночастицы – новые возможности генной инженерии растений
