Нано-магніти очищають кров
Вчені змогли використовувати спеціально виготовлені наномагніти для цілеспрямованого очищення крові від токсину всього за кілька хвилин. Процес видається перспективним. Якщо метод можна застосувати на практиці, він одного разу може допомогти людям із зараженням крові швидко та ефективно.
Вони мають діаметр лише 30 нанометрів (30 мільйонних часток міліметра), і менше грама їх достатньо, щоб за кілька годин очистити всю кров людини від певного токсину: спеціально підготовлених наномагнітів. Принаймні це показали перші тести in vitro з кров’ю людини.
Специфічні магніти
Інге Херрманн з Інституту хімічної та біоінженерії ETH в Цюріху оснастила крихітні магніти в своїй докторській дисертації професором ETH Венделіном Старком у співпраці з Університетською лікарнею Цюріха, щоб вони могли зв’язувати з ними патогенні речовини в крові. Вчені перевірили властивості своїх функціоналізованих магнітів з цільною кров'ю людини: оскільки кров має високу в'язкість, вони змішували відносно сильні магніти з кров'ю, обережно обертаючи їх. Менш ніж за п’ять хвилин магніти майже повністю зв’язали відповідний токсин. "Швидкість, з якою молекули зв'язуються з магнітами, залежить від константи їх зв'язування", - говорить Геррманн. "Чим вище константа, тим швидше антитіло магніту поєднується з антигеном". Після успішної процедури вчені "виловлювали" магніти з крові за допомогою постійного магніту, прикріпленого до зовнішньої сторони посудини.
«Рибні» молекули будь-якого розміру
Безпориста, гладка поверхня магнітів має дві основні переваги: велику здатність до зв’язування та хорошу доступність для зв’язуваних речовин, лігандів. Це запобігає повільній дифузії в пори, як це відбувається при звичайних методах. Іншим важливим аспектом методу є те, що забруднювачі різного розміру та ваги можуть вибірково видалятися з крові, тоді як життєво важливі речовини подібного розміру, такі як антитіла імунної системи або білки плазми, залишаються в крові.
Невеликі надмірно патогенні молекули, такі як сечовина, калій або креатинін, звичайно виводяться з крові за допомогою діалізу, процесів фільтрації або абсорбції. Однак додані в організм хвороботворні речовини або токсини іноді мають занадто великі молекули, щоб їх можна було розділити за допомогою таких методів, оскільки в іншому випадку життєво важливі молекули також втрачаються. Поки що допомогла лише повна заміна плазми крові. Якби можна було застосувати очищення крові на практиці за допомогою конкретних магнітів, це було б серйозним медичним проривом, вчені впевнені в цьому. Що особливо цікаво для Геррмана, це те, що магніти можуть зв’язувати навіть найдрібніші молекули в діапазоні пікомолів. Це особливо важливо для білків, які відповідають за запальні процеси.
Перспективний підхід
На відміну від попереднього дослідження, яке працювало приблизно в 45 разів більше магнітів і руйнувало еритроцити, вчені не виявили негативного впливу на фізіологію крові. Ні еритроцити, ні зсідання крові не постраждали. Будь-які занепокоєння щодо того, що магніти можуть виділити занадто багато заліза в кров, слід вирішити. З одного боку, вони покриті вуглецевою оболонкою, а з іншого боку вони дуже стійкі до дії кислот і температур. І якби, незважаючи ні на що, більше половини магнітів у крові було розчинено, кількість виділеного заліза була б меншою за ту, яку вводили б у разі дефіциту заліза, пишуть дослідники.
Наступним кроком є перевірка того, чи можна процедуру успішно застосувати до живого організму. Якщо так, це може бути ідеальним доповненням до звичайних методів лікування важких отруєнь, сепсису, метаболічних розладів та аутоімунних захворювань.
Бібліографія:
Herrmann IK et al.: Очищення крові за допомогою функціоналізованих наномагнетиків Core/Shell, малі 2010, 6, 1388-1392. DOI: 10.1002/smll.201000438