Пресс-центр / новости / Наука /
Оценка неоднородности структуры поверхности наночастиц ядро-оболочка с помощью изменения контраста МУРР и моделирования ab initio
Группа учёных из Лаборатории молекулярной биофизики и Лаборатории углеводов ИБХ РАН в коллаборации с коллегами из Института кристаллографии имени А.В. Шубникова РАН и Европейской молекулярно-биологической лаборатории (Гамбург) разработала новый подход в исследовании структуры наночастиц, сочетающий методы МУРР и молекулярной динамики.
Для биомедицинского применения наночастиц изучение их структуры является важным шагом на пути к пониманию механизмов их взаимодействия с биологической средой. Детальный структурный анализ поверхности частиц жизненно важен для рационального проектирования систем доставки лекарств. В частности, для наночастиц типа ядро-оболочка или c модифицированной поверхностью структура поверхности может быть описана в условиях однородности покрытия оболочки и однородности толщины оболочки вокруг ядра наночастицы. Взятые вместе, эти условия могут быть использованы для выявления степени неоднородности структуры поверхности наночастиц. Однако характеризация структуры поверхности наночастиц в физиологических условиях является сложной задачей из-за ограничений экспериментальных методов. В статье для этой цели были применены вариация контраста малоуглового рентгеновского рассеяния в сочетании с моделированием ab initio. Подход основан на том факте, что исследуемые наночастицы образуются путем самосборки молекул, сопряженных с фосфолипидами, которые обладают фрагментами со значительно отличающимися электронными плотностями, что позволяет использовать метод МУРР для различения оболочки наночастиц и изучения ее структуры. Однофазное и многофазное моделирование ab initio на основе кривой МУРР наночастиц в фосфатном буферном растворе позволило реконструировать покрытие оболочки наночастиц и оценить его однородность, в то время как последовательные реконструкции наночастиц из растворов с постепенно увеличивающейся электронной плотностью растворителя выявили относительную толщину покрытия оболочки вокруг ядра наночастицы. В этой статье применяется комбинацию методов применяется для характеризации структуры поверхности наночастиц ядро-оболочка, образованных амфифилом biotin-CMG2-DOPE. Такой подход позволяет продемонстрировать неоднородность поверхности наночастиц, заключающуюся в неравномерном распределении полярного спейсера CMG2 вокруг неполярного ядра и его преимущественной локализации в виде «островков». Данные были проверены путем сравнения со структурой полноатомных наночастиц, полученной в результате моделирования молекулярной динамики. Было обнаружено, что эти результаты хорошо согласуются, что позволяет предположить, что изменение контраста МУРР является подходящим методом для качественной оценки неоднородности структуры поверхности многофазных наночастиц, которые образованы компонентами, имеющими различную электронную плотность.
Работа опубликована в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
24 февраля 2023 года