CC BY
22ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ В НЕЙРОТЕХНОЛОГИЯХ
DOI
Самигуллин Д. В.1,2, Сибгатуллина Г В.1, Рамазанова И. Ф.1, Сальников В. В.1, Мустафина А. Р.3
1 Казанский институт биохимии и биофизики ФИЦ Казанский научный центр РАН, Казань;
2 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева, Казань;
3 Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН, Казань
Использование магнитных наночастиц (МНЧ) является одним из наиболее перспективных способов неинвазивного воздействия на возбудимые и невозбудимые клетки. Наложение магнитного поля на МНЧ, интернализованные в клетки, позволяет управлять клеточной активностью и даже вызывать генерацию потенциалов действия. Внедрение флуоресцентных меток в МНЧ позволяет визуально контролировать проникновение МНЧ в клетки и клеточные органеллы, а также оценивать поведение МНЧ под действием магнитного поля. Изучение накопления МНЧ в различных клеточных органеллах важно для лучшего прогнозирования возможных токсических эффектов на разные типы клеток и тканей in vivo. В настоящем исследовании мы оценили степень интернализации МНЧ в культуре клеток в различные клеточные органеллы (митохондрии, лизосомы и ядра клеток) и оценивали возможность механической манипуляции МНЧ в отдельных клетках при помощи электромагнитной иглы для последующего воздействия на клеточную активность. В исследовании использовались МНЧ SPION с флуоресцентным комплексом [Ru(dipy)3]2+. МНЧ были синтезированы в институте ИОФХ им. Арбузова. Наличие флуоресцентной метки позволяет надежно контролировать наличие МНЧ в клетках. Магнитные свойства МНЧ обеспечиваются за счет включения ядер суперпарамагнитного оксида железа в кремнеземную матрицу. Исследования проводили на первичной культуре мотонейронов и клетках M-HeLa. Анализ колокализации МНЧ с клеточными органеллами
проводили с помощью конфокального лазерного микроскопа Leica TCS SP5. Электронную микроскопию проводили на электронном микроскопе Hitachi HT7800. Для локальной манипуляции МНЧ использовали электромагнитную иглу, которая позволяет адресно воздействовать на отдельные клетки, загруженные МНЧ.
Данные полученные при помощи конфокальной микроскопии показали, что внутри клеток МНЧ имеют слабую степень колоко-лизации с митохондриями, ядрами и лизосомами, как для мотонейронов, так и для клеток M-Hela. Эти данные были подтверждены результатами, полученными при помощи методов электронной просвечивающей микроскопии. Значительная часть интернали-зованных в клетки МНЧ способна находиться в цитозоле клеток в свободном состоянии. Мы рассчитали скорость перемещения МНЧ внутри клеток под действием локального градиента магнитного поля вызванного ЭИ. С помощью этого удалось вычислить вязкость цитоплазмы клеток M-HeLa. Рассчитанная нашим методом вязкость цитоплазмы клеток Hela находилась в диапазоне от 1 до 10 Па-с. Таким образом, можно сделать заключение, что при помощи предложенных МНЧ с применением ЭИ возможно манипулирование МНЧ локально внутри отдельных клеток и это позволяет проводить дозированное механическое воздействие на клеточные мембраны и органеллы. Это, в свою очередь, может использоваться для запуска различных внутриклеточных сигнальных цепочек и позволяет неинвазивно управлять клеточной активностью.
Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП-САЦ ФИЦ
КазНЦ РАН при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-25-00731
