Влияние механических свойств полиэлектролитных микрокапсул, модифицированных наночастицами диоксида церия, на их внутриклеточное поглощение Мезенхимальными стРОМАЛЬНЫМИ клетками человека

Влияние механических свойств полиэлектролитных микрокапсул, модифицированных наночастицами диоксида церия, на их внутриклеточное поглощение Мезенхимальными стРОМАЛЬНЫМИ клетками человека

1, 1, 1, 4Усеинов  А. С, 1,

3, 5, 4Маслеников 5И. И., 2

1Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Россия

2ФГБУ «Научный центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика Минздрава России, Москва, Россия;3Институт общей и неорганической химии им. РАН, Москва, Россия4 Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов, Москва, Россия5Институт прикладной механики РАН, Москва, Ленинградский проспект, 7, Россия

Ключевые слова: наночастицы диоксида церия, мезенхимальные стромальные  клетки,  пролиферация

e-mail:*****@***com

Полиэлектролитные микрокапсулы (ПМ) рассматриваются как одна из перспективных форм доставки биологически-активных веществ в клетку. Механические свойства микрокапсул, которые зависят от их размеров, молекулярной массы и химической структуры полиэлектролитов, числа и порядка следования  их слоев, могут существенным образом влиять на их проникновение в клетку. 

В работе были получены несколько типов полиэлектролитных микрокапсул, сформированных из синтетических полимеров (полиалиламин гидрохлорид полистиролсульфонат). Для исследования влияния их механических свойств на проникновение через клеточную мембрану капсулы были модифицированы наночастицами диоксида церия. Наночастицы СеО2 обладают собственной флуоресценцией, позволяющей проводить визуализацию микрокапсул и исследовать их внутриклеточную локализацию с применением методов конфокальной микроскопии. Наночастицы диоксида церия обладают уникальными антиоксидантными свойствами.  Включение их в состав полиэлектролитных капсул является способом сохранения высокой реакционной способности наночастиц СеО2 и дозированной доставки их в клетки.  Полиэлектролитные микрокапсулы были получены методом послойной адсорбции (LbL) поликатионов и полианионов. Включение наночастиц СеО2 в состав микрокапсул проведено в процессе формирования оболочек. Исследование механической прочности полиэлектролитных микрокапсул было проведено с  применением нанотвердомера "НаноСкан-4D". Для проведения исследований были использованы мезенхимальные стромальные клетки человека, выделенные из Вартонова студня.

В рамках данной работы было исследовано влияние химического состава и способов формирования микрокапсул на их механические свойства (прочность и деформируемость), биосовместимость и процессы проникновения в клетки. Выявлено влияние интеграции цитрат-стабилизированных наночастиц СеО2 в состав полиэлектролитных оболочек на механические характеристики микрокапсул. Показано, что микрокапсулы ПАА/ПСС и ПЛА/ДС являются биосовместимыми и не вызывают нарушения внутриклеточного метаболизма в концентрациях 1 и 10 штук на клетку, при этом в течение длительного времени сохраняется антиоксидантная активность наночастиц СеО2. Процесс проникновения полиэлектролитных капсул в клетку является энергозависимым,  при этом динамика поглощения капсул клетками определяется их физико-химическими характеристиками: зета потенциалом, прочностью и деформируемостью. Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Москвы и РФФИ № 15-34-70019 и проекта РФФИ № 16-34-60248. Работа с мезенхимальными стромальными клетками человека  поддержана Российским научным фондом (грант № 14-25-00179).