Ученые выяснили, как влиять на свойства клеток с помощью наночастиц кремния

Исследователи из России получили на Курчатовском источнике синхротронного излучения экспериментальные результаты, необходимые для интеграции клеток и бактерий с наночастицами кремния. Ученые также показали возможность производства наночастиц железа с помощью бактериальных клеток. Работа ученых опубликована в Results in Physics.

Исследования специалистов были посвящены свойствам наночастиц кремния, который является основным материалом микро- и наноэлектроники. Физикам удалось восстановить атомное строение наноразмерных частиц на основе кремния, и показать что, зная их свойства, можно технологически управляемо и эффективно интегрировать их с клетками.

«Самое очевидное применение — это медицина, в особенности такое активно развивающееся направление, как тераностика — совмещение диагностики каких-либо заболеваний и терапии, в том числе адресной. Наночастицы кремния обладают высокой биосовместимостью, в отличие от ряда материалов, используемых сегодня. Эти материалы не всегда качественно выводятся из организма, а кремний, тем более в малых объёмах, свойственных наночастицам, может успешно выполнять необходимые задачи и с лёгкостью выводится после растворения», — рассказал руководитель проекта, доцент физического факультета Воронежского государственного университета Сергей Турищев. 

Второе направление исследований — совмещение неорганических наночастиц железа с клетками бактерии кишечной палочки (E.coli). Наночастицы железа сами формируются в клетке за счет отдельных типов белковых молекул. Эти молекулы в составе клетки накапливают внутри себя эту неорганическую наночастицу оксидов железа. Размеры каждой наночастицы очень малы, всего пять-шесть нанометров. Получается, что молекула — это фактически установка, природный «генератор» наночастиц. А сама клетка — «фабрика». Чем меньше размер частиц, тем сложнее получить их унифицированно по размеру и составу, но белковые молекулы сами формируют идентичные частицы.

Значительная часть работы посвящена теоретическому моделированию. Ученые провели точные расчеты таких фундаментальных свойств материалов, лежащих в основе наночастиц, как, например, электронно-энергетический спектр. Результаты моделирования в дальнейшем согласуются с экспериментом. Это позволяет получить наиболее полную картину комплексных исследований.