ИСТИНА

Фундаментальной задачей предлагаемого проекта является изучение свойств гибридных структур и принципов их организации. Для изучения выбрано три типа гибридных структур: 1. Квантовая точка – фикобилипротеин 2. Квантовая точка – фталоцианин аллюминия 3. Магнитная наночастица – оранжевый каротиноидный белок Главным компонентом данных структур является биологически активный комплекс (или молекула), обладающий характерным набором свойств и способный выполнять определенную функцию. Дополнительным компонентом является наночастица, обеспечивающая возможность модификации свойств комплекса или появление новых характеристик. Данный выбор компонентов обусловлен возможностью последующего практического применения подобных гибридных структур для решения конкретных задач. А именно: 1. Фикобилипротеины характеризуются высокой стабильностью и высоким квантовым выходом, что обеспечило возможность их использования в качестве флуоресцентной метки для клеточного сортинга, скрининга, микроскопии иммунофлуоресцентного анализа и других биотехнологических и медицинских задач. Однако, выбор источников света для возбуждения флуоресценции фикобилипротеинов крайне ограничен из-за низких коэффициентов экстинкции фикобилипротеинов (аллофикоцианин и фикоцианин) в сине-зеленой области спектра, что накладывает определенные требования и на технологию регистрации сигнала флуоресенции. Также существенной проблемой является мономеризация фикобилипротеинов, происходящая при определенных условиях и сопровождающаяся снижением квантового выхода флуоресценции (и, соответственно, чувствительности методов). Для решения этих проблем мы предлагаем создать гибридные структуры из полупроводниковых нанокристаллов (квантовых точек, КТ) и фикобилипротеинов. Для этого будут использованы КТ, обладающие интенсивным поглощением в УФ и сине-зеленой области, основной задачей является обеспечение: (1) высокоэффективного безызлучательного переноса энергии от КТ к фикобилипротеину; и (2) стабилизации структуры комплекса за счет электростатических взаимодействий и ковалентных связей. Создание таких структур позволит расширить возможности применения фикобилипротеинов для различных биомедицинских приложений. 2. Фталоцианины алюминия обладают высоким квантовым выходом генерации активных форм кислорода и благодаря этому их производные широко применяются для противомикробной терапии и фотодинамической терапии различных заболеваний (в том числе и онкологических). Однако, как и в случае с фикобилипротеинами, спектр действия индивидуальных фталоцианинов обусловлен их интенсивным поглощением в красной области спектра, в то время как поглощение в других частях видимого спектра крайне мало. Создание гибридных структур из поликатионных и полианионных фталоцианинов алюминия и квантовых точек позволит увеличить эффективное сечение поглощения индивидуальных фталоцианинов за счет переноса энергии возбуждения от квантовых точек. Это позволит увеличить скорость генерации активных форм кислорода, что, безусловно, может быть использовано для решения некоторых медицинских задач. 3. Магнитные наночастицы представляют интерес с точки зрения биомедицинских применений, а именно адресной доставки лекарств и гипертермического воздействия на клетки мишени, в том числе для лечения онкологических заболеваний. Терапевтический эффект достигается за счет помещения магнитных частиц в переменное магнитное поле, вызывающее локальный нагрев клеток. Однако, измерение локальной температуры является важнейшей задачей, необходимой для выбора правильного режима облучения. Мы предлагаем решить данную проблему благодаря созданию гибридных структур из магнитных наночастиц и оранжевого каротиноидного белка (orange carotenoid protein, OCP), обладающего фотоциклическими переходами, чувствительными к изменениям температуры. Гибридные структуры из ОСР и магнитных наночастиц могут быть использованы как модельные системы для изучения локальных изменений температуры, индуцированных движением магнитных наночастиц в переменном магнитном поле. Также, использование магнитных наночастиц позволит обеспечить адресную доставку ОСР, обладающего антиоксидантными свойствами. Таким образом, изучение свойств данной гибридной структуры актуально как сточки зрения аналитических, так и терапевтических приложений. Для успешной реализации проекта необходимо решить ряд задач, общих для всех вышеперечисленных типов гибридных структур. Во-первых, обеспечение взаимодействия наночастицы и функциональной молекулы возможно только на малых расстояниях, следовательно необходимо образование и стабилизация комплексов. Во-вторых, взаимодействие с наночастицей может привести к изменениям исходных свойств функциональных молекул. Таким образом, в рамках проекта необходимо изучить принципы самоорганизации гибридных структур, влияние факторов среды (рН, ионная сила, температура и т.д.) и возможность стабилизации гибридных структур. Успешная реализация проекта позволит выявить общие принципы структруно-функциональной организации гибридных структур, а также возможность улучшения свойств вышеперечисленных функциональных молекул за счет взаимодействия с наночастицами. Полученные в результате реализации проекта результаты могут быть использованы для оптимизации ряда биомедицинских задач, в том числе решаемых в НИИ и медицинских учреждениях г. Москвы.