Новий метод поділу наночастинок дає поштовх розвитку біотехнологій та досліджень раку

У дослідженнях наночастинок точний контроль та поділ тривалий час залишалися вузьким місцем у біотехнології. Дослідники з Університету Оулу розробили новий метод, який покращує поділ та очищення частинок. Ця перспективна методика може бути застосована, наприклад, у дослідженнях раку.

Поділ наночастинок залишається складним завданням у біотехнології. Як тільки розмір частинок зменшується до кількох сотень нанометрів, їхня поведінка починає визначатися дифузією - випадковим блуканням частинок. Це послаблює сили, використовувані їхнього переміщення, що призводить до різкого зниження точності поділу.

Група дослідників у галузі мікрофлюїдики під керівництвом професора Чаглара Ельбукена з Університету Оулу розробила нове вирішення цієї проблеми. Запропонований метод значно покращує поділ та очищення як дрібних синтетичних частинок, так і нанорозмірних везикул, що виділяються живими клітинами.

Поділ частинок має вирішальне значення, оскільки багато біологічних процесів відбуваються точно на наномасштабі. Позаклітинні везикули, виділені з біологічних зразків, можуть виявляти ранні зміни в організмі. Якщо домішки не можна видалити, цінна інформація може залишитися непоміченою. Тому ефективний, але щадний метод очищення необхідний як діагностики, так фундаментальних досліджень.

У новому методі дослідники об'єднали два фізичні явища: підйомну силу, що створюється електрофоретичним ковзанням, і бічні сили, що виникають у в'язкопружній рідині. У явищі ковзання електричне поле не притягує частинку безпосередньо, а надає руху навколишню рідину. В'язкопружна рідина поводиться частково як звичайна рідина, а частково як пружний матеріал, що призводить до виникнення бічних сил, які не виникають у водних розчинах.

Результати дослідження нещодавно були опубліковані в авторитетному журналі Analytical Chemistry. Провідний автор статті, докторант Сейєдамірхосейн Абдорахімзаде з Університету Оулу, пояснює важливість цієї роботи:

«Контрольований поділ наночастинок має важливе значення як у біологічних дослідженнях, так і в багатьох клінічних додатках, проте існуючі методи часто повільні, складні чи ненадійні. Наш метод поділу та очищення дозволяє напрочуд ефективно сортувати частинки у звичайному мікроканалі. Досі для часток такого розміру були потрібні нанорідинні канали, які легко засмічуються і вимагають високого робочого тиску. Порівняно з більш ранніми методами, новий метод швидше, точніше та простіше у масштабуванні».

Дослідження показало, що цей метод покращує поділ та чистоту полістирольних частинок приблизно на 30–50%. Полістирольні частинки зазвичай використовуються як модельні частинки в дослідженнях, оскільки їх розмір, форма і поверхневі властивості можуть бути виготовлені з високою точністю. Це робить їх ідеальним тестовим матеріалом для різних методів поділу, таких як ті, що використовуються у мікрофлюїдиці. Дослідникам також вдалося підвищити чистоту везикул, що виділяються раковими клітинами, більш ніж на одну п'яту – значне покращення у такому масштабі.

За словами дослідників, у майбутньому цей метод може бути застосований в аналізі зразків крові, дослідженнях раку, вивченні клітинної комунікації та наномедицини у більш широкому значенні.

Джерело: Університет Оулу