Российские учёные создали модель белковых наноконтейнеров для адресной доставки лекарств

Исследователи из РФ разработали математическую модель самоорганизации белков в сферические оболочки. Управляя двумя параметрами, можно создавать наноконтейнеры для лекарств и нанореакторы.

Исследователи из России разработали математическую модель, которая позволяет точно просчитывать, как белки самоорганизуются в небольшие сферические оболочки. Сообщение об этом распространила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ). И это не абстрактная наука — это прямой путь к созданию нанореакторов и синтетических наноконтейнеров для упаковки различных препаратов.

Откуда идея? У природы уже есть готовые решения. Например, оболочки вирусов — это сферы и другие геометрические фигуры, собранные из множества соединённых друг с другом белковых «стройблоков», уложенных в сложный трёхмерный узор. До недавнего времени мы не понимали, как именно они собираются. А значит, не могли создать свои, безопасные аналоги.

Российские исследователи сделали большой шаг вперёд, создав модель, которая пошагово описывает процесс сборки белковых структур из 72 элементов или меньшего числа «стройблоков». И оказалось, что управлять процессом проще, чем думали.

Профессор Южного федерального университета Сергей Рошаль пояснил: контролируя всего два параметра — размеры структурных единиц и размеры сферической подложки, на которой они собираются, — можно получать высокосимметричные оболочки с принципиально различным устройством.

Архитектура этих оболочек, как подчёркивает учёный, имеет решающее значение для их функций. Одна форма подходит для доставки лекарств, другая — для проведения химических реакций, третья — для создания новых материалов. Созданная модель дополняет теоретическую базу для их эффективного синтеза.

С помощью новой модели учёные уже просчитали свойства 43 типов контейнеров из нескольких десятков белковых блоков. Часть из них оказалась похожей по устройству на уже известные природные или синтетические структуры. Это значит, что модель работает корректно и выдаёт предсказуемые результаты.

Где это применить?

Во-первых, адресная доставка лекарств. Противораковый препарат можно упаковать в наноконтейнер, который раскроется только при контакте с опухолевой клеткой. Здоровые ткани — не пострадают.

Во-вторых, нанореакторы. Внутри крошечной сферы можно проводить химические реакции, которые в обычных условиях опасны или неэффективны.

В-третьих, наноматериалы с заданными свойствами — от сверхпрочных покрытий до «умных» гелей, реагирующих на температуру или pH.