Solukalvolla pinnoitettuja biomimeettisiä nanopartikkeleita on tutkittu laajalti nanolääketieteessä, koska niillä on kohdennettujen syöpähoitojen kannalta positiivisia ominaisuuksia, kuten pitkä viipymäaika verenkierrossa ja tehokas syöpään kohdentuminen.
Tähän mennessä ei käytettävissä ole kuitenkaan ollut kvantitatiivista menetelmää solukalvopinnoituksen laadun arvioimiseksi. Pinnoituksen laadulla on kuitenkin suuri merkitys nanopartikkelin toimivuuteen.
Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat kehittivät fluoresenssin sammumiseen pohjautuvan määritysmenetelmän nanopartikkelien solukalvopinnoituksen laadun arvioimiseksi. Tutkimus osoitti, että perinteisillä pinnoitusmenetelmillä saavutetaan lähinnä vain osittainen pinnoitustehokkuus. Tämä tieto on oleellinen, sillä pinnoitusaste vaikuttaa nanopartikkeleiden käyttäytymiseen biologisessa ympäristössä. Tutkimus tehtiin sovelletun fysiikan laitoksella professori Vesa-Pekka Lehdon johdolla.
—Nykyiset menetelmät solukalvopinnoitteen karakterisoimiseksi ovat vain kvalitatiivisia, eivätkä ne pysty arvioimaan tilastollisesti pinnoitteen laatua, sanoo nuorempi tutkija Lizhi Liu.
—Kun käytimme kehittämäämme kvantifiointimenetelmää arvioidaksemme yleisesti käytettyjen pinnoitusmenetelmien tehokkuutta täysin päällystettyjen nanopartikkelien tuottamiseksi, huomasimme, että näiden osuus ei koskaan ylittänyt 20 prosenttia.
—Löytömme oli yllätys, sillä tähän asti raportoitujen tulosten valossa solukalvopinnoituksen on yleisesti ajateltu toimivan täydellisesti. Osittaisesta pinnoitteesta huolimatta solut voivat kuitenkin internalisoida näitä nanopartikkeleita eri mekanismeja hyödyntäen, sanoo vanhempi tutkija Wujun Xu.
Endosytoottisen mekanismin selvittämiseksi kirjoittajat simuloivat eri soluunoton vaihtoehtoja eri tavalla päällystetyillä nanopartikkeleilla. Korkean pinnoitusasteen (>50%) nanopartikkelit menivät soluihin yksitellen, kun taas matalan pinnoitusasteen (<50%) nanopartikkelit muodostivat agglomeraatteja ennen soluunottoa.
—Tutkimus korostaa nykyisten solukalvopäällystysmenetelmien rajoituksia ja motivoi uusien menetelmien kehittämistä. Kehittämämme kvantifiointimenetelmä on käytännöllinen työkalu tässä kehitystyössä, tiivistää professori Vesa-Pekka Lehto.
Lisätietoja:
Nuorempi tutkija Lizhi Liu, p. 050 471 1739, lizhi.liu (a) uef.fi
Vanhempi tutkija Wujun Xu, p. 040 355 2348, wujun.xu (a) uef.fi
Professori Vesa-Pekka Lehto, p. 040 355 2470, vesa-pekka.lehto (a) uef.fi
Artikkelin tiedot:
L. Liu, X. Bai, M. Martikainen, A. Kårlund, M. Roponen, W. Xu*, G. Hu, E. Tasciotti and V.-P. Lehto*. Cell membrane coating integrity affects the internalization mechanism of biomimetic nanoparticles. Nat. Commun. https://www.nature.com/articles/s41467-021-26052-x
DOI: 10.1038/s41467-021-26052-
Schematic illustration of a possible endocytic entry mechanism for partially coated NPs. Photo: Lizhi Liu.
