Miembro senior de la Facultad de Química, MSU, Vladimir Bochenkov, junto con sus colegas de Dinamarca, han establecido el mecanismo de interacción de las nanopartículas de plata con las células del sistema inmunológico. El estudio se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

"En la actualidad, una gran cantidad de productos contienen nanopartículas de plata:medicamentos antibacterianos, pasta dental, abrillantadores, pinturas filtros, embalaje, artículos médicos y textiles. El funcionamiento de estos productos radica en la capacidad de la plata de disolverse por oxidación y formar iones Ag + con propiedades germicidas. Al mismo tiempo, hay datos de investigación in vitro que muestran la toxicidad de las nanopartículas de plata para varios órganos, incluido el hígado, cerebro y pulmones. A este respecto, es fundamental estudiar los procesos que ocurren con las nanopartículas de plata en ambientes biológicos, y los factores que afectan su toxicidad, "dice Vladimir Bochenkov.

El estudio está dedicado a la corona de proteínas, una capa de moléculas de proteínas adsorbidas que se forma en la superficie de las nanopartículas de plata durante su contacto con el entorno biológico. por ejemplo, en sangre. Esta corona de proteínas enmascara las nanopartículas y determina en gran medida su destino, incluyendo la velocidad de eliminación del cuerpo, la capacidad de penetrar en un tipo de célula en particular, la distribución entre los órganos, etc.

Según las últimas investigaciones, la corona de proteínas consta de dos capas:una corona rígida y dura que consta de moléculas de proteína unidas estrechamente con nanopartículas de plata; y una suave corona, que consta de moléculas de proteína unidas débilmente en un equilibrio dinámico con la solución. Hasta ahora, la corona blanda se ha estudiado muy poco debido a dificultades experimentales:las nanopartículas unidas débilmente que se separaron de la solución de proteína se desorbieron fácilmente, dejando solo la corona rígida en la superficie de la nanopartícula.

El tamaño de las nanopartículas de plata estudiadas fue de 50 a 88 nm, y el diámetro de las proteínas que formaban la corona era de tres a siete nm. Los científicos lograron estudiar las nanopartículas de plata con la proteína corona in situ, sin sacarlos del entorno biológico. Debido a la resonancia de plasmón de superficie localizada utilizada para sondear el entorno cerca de la superficie de las nanopartículas de plata, Las funciones de la corona blanda se han investigado principalmente.

"En el trabajo, Demostramos que la corona puede afectar la capacidad de las nanopartículas para disolverse en cationes de plata Ag +, que determinan el efecto tóxico. En ausencia de una corona suave (compartiendo rápidamente la capa de proteína media con el medio ambiente), los cationes de plata están asociados con los aminoácidos que contienen azufre en el medio sérico, particularmente cisteína y metionina, y precipitar como nanocristales Ag2S en la corona dura, "dice Vladimir Bochenkov.

El Ag2S (sulfuro de plata) se forma fácilmente en la superficie de la plata incluso en el aire en presencia de trazas de sulfuro de hidrógeno. El azufre también forma parte de muchas biomoléculas contenidas en el cuerpo, provocando que la plata reaccione y se convierta en sulfuro. La formación de nanocristales de Ag2S debido a la baja solubilidad reduce la biodisponibilidad de los iones Ag +, reduciendo a nula la toxicidad de las nanopartículas de plata. Con una cantidad suficiente de las fuentes de azufre de aminoácidos disponibles para la reacción, toda la plata potencialmente tóxica se convierte en el sulfuro insoluble no tóxico. Esto es lo que sucede en ausencia de una corona suave.

En presencia de una corona suave, los nanocristales de sulfuro de plata Ag2S se forman en cantidades más pequeñas o no se forman en absoluto. Los científicos atribuyen esto al hecho de que las moléculas de proteína unidas débilmente transfieren los iones Ag + de las nanopartículas a la solución, dejando así el sulfuro sin cristalizar. Por lo tanto, las proteínas de corona blanda son vehículos para los iones de plata.

Este efecto, los científicos creen, debe tenerse en cuenta al analizar la estabilidad de las nanopartículas de plata en un entorno proteico, y en la interpretación de los resultados de los estudios de toxicidad. Los estudios de la viabilidad celular del sistema inmunológico (macrófagos de la línea murina J774) confirmaron la reducción de la toxicidad celular de las nanopartículas de plata en la sulfuración (en ausencia de una corona suave).

El desafío de Vladimir Bochenkov fue simular los espectros de resonancia de plasmón de los sistemas involucrados y crear el modelo teórico que permitió la determinación cuantitativa del contenido de sulfuro de plata in situ alrededor de nanopartículas. siguiendo el cambio en las bandas de absorción en los espectros experimentales. Dado que la frecuencia de la resonancia del plasmón es sensible a un cambio en la constante dieléctrica cerca de la superficie de la nanopartícula, los cambios en los espectros de absorción contienen información sobre la cantidad de sulfuro de plata formado.

Conocimiento de los mecanismos de formación y dinámica del comportamiento de la corona proteica, y la información sobre su composición y estructura es extremadamente importante para comprender la toxicidad y los peligros de las nanopartículas para el cuerpo humano. La formación de corona de proteínas podría usarse para administrar medicamentos en el cuerpo, incluso para el tratamiento del cáncer.