Группа российских ученых разработала специальные наночастицы — нанозимы. В молекулярно-биологических анализах их применяют в качестве метки — с помощью нанозимов можно подкрасить бесцветные субстраты (антитела, антигены, гормоны) при диагностике. В отличие от природных аналогов нанозимы обладают высокой стабильностью сигнала.
Использование нанозимов поможет снизить цены на проведение различных медицинских анализов, а также повысить их качество, убеждены исследователи.
«В настоящее время предпринимаются попытки заменить природные ферменты синтетическими наноматериалами — нанозимами. Это делается в первую очередь для того, чтобы удешевить колориметрические анализы, а также сделать наборы для окрашивания молекул менее чувствительными к условиям хранения. Нанозимы, которые мы получили, могут справиться с этой задачей, поскольку они обладают хорошими каталитическими свойствами, а по эффективности и стабильности сигнала не уступают своему природному аналогу — пероксидазе хрена», — объяснил ассистент департамента биологии и фундаментальной медицины УрФУ Артем Минин.
Биологически активные молекулы содержатся в организме в очень малых количествах. Обнаружить их помогает иммуноферментный анализ. Суть метода заключается в связывании специальных белков-антител с искомыми молекулами. Для обнаружения связанных антител используется фермент — пероксида хрена, которая катализирует химическую реакцию, приводящую к образованию цвета. Чем больше целевых молекул в образце, тем больше связывается антител и тем сильнее меняется окраска. Это позволяет специалистам определить наличие и количество искомых веществ в образце.
«Пероксида хрена имеет свои недостатки, которые связаны со сложностью ее получения. В этом плане синтетические наночастицы имеют преимущество перед природными ферментами. Например, для производства нанозимов не требуется сложное биотехнологическое оборудование с повышенной стерильностью. Достаточно химического, причем не самого продвинутого. Полученные нами нанозимы были синтезированы из берлинской лазури — недорогого красителя», — рассказал Артем Минин.
Берлинская лазурь — краситель синего цвета, который в прошлом широко применяли в текстильной промышленности. Сегодня его используют в медицинской сфере. Синтезированные наночастицы получили из берлинской лазури с использованием перекиси водорода и лимонной кислоты. Оказалось, что нанозимы размером около 200 нанометров обладают высокой каталитической активностью.
«Мы обнаружили, что берлинская лазурь проявляет высокий уровень пероксидазной активности. Это значит, что ферменты красителя способны катализировать окисление веществ. Такими же свойствами обладает и пероксидаза хрена. Эффективность наших нанозимов, полученных из берлинской лазури, подтвердилась их применением в нескольких широко используемых методах иммуноокрашивания, включая окрашивание тканей, анализ иммуноглобулинов и анализ на антитела к коронавирусу», — отметил Артем Минин.
Исследование, поддержанное грантом РНФ, выполнено совместно с Институтом экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, Пермским государственным университетом, Институтом физики металлов им. М. Н. Михеева УрО РАН и Институтом иммунологии и физиологии УрО РАН. Информацию об особенностях нанозимов и методах работы ученые опубликовали в Molecules.
.jpg)
