Российская наука. Кремний поможет бороться с инфекциями
Сотрудники кафедры медицинской физики физического факультета и научной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» совместно с коллегами с физического, химического факультета МГУ и ФНЦИРИП им. М. П. Чумакова РАН продемонстрировали универсальную противовирусную адсорбционную активность наночастиц пористого кремния.
Полученные результаты свидетельствуют о большом потенциале использования данных наночастиц в качестве универсальных вирусных сорбентов и дезинфицирующих средств для выявления и лечения вирусных заболеваний.
Работа опубликована в журнале Bioactive Materials, исследование поддержано грантом РНФ.
Новые патогенные вирусы возникают из уже существующих человеческих вирусов или из вирусов животных. Текущая глобальная пандемия SARS-CoV-2 показала, что новые штаммы патогенных вирусов могут распространяться очень быстро, вызывая болезни и смерть миллионов людей, что, в свою очередь, приводит к значительным негативным социально-экономическим последствиям. Поэтому поиск новых способов борьбы с различными патогенными вирусами является важной актуальной задачей, а стратегии, основанные на применении наноструктурированных материалов, представляют значительный интерес.
Наночастицы пористого кремния в настоящее время продемонстрировали большой потенциал для их использования в биомедицине, особенно в качестве эффективных систем доставки лекарств. Преимущества применения кремниевых наночастиц в качестве противовирусных агентов связаны с их низкой токсичностью и биоразлагаемостью, а также с простотой и воспроизводимостью методов их изготовления.
Учёные МГУ совместно с коллегами впервые показали противовирусную адсорбционную (вирулицидную) эффективность наночастиц пористого кремния против различных оболочечных и безоболочечных патогенных вирусов человека, таких как вирус гриппа A, полиовирус, вирус иммунодефицита человека, вирус Западного Нила и вирус гепатита. Наночастицы размером 60 нанометров со средним диаметром пор 2 нанометра и удельной поверхностью 200 м2/г были получены измельчением пленок микропористого кремния. После взаимодействия с наночастицами наблюдается сильное подавление инфекционной активности зараженных вирусами жидкостей, что проявляется в снижении инфекционного титра всех изученных типов вирусов примерно в 104 раз и соответствует инактивации 99,99 % вирусов in vitro.
Такая сорбционная способность наночастиц возможна благодаря их микропористой структуре и огромной удельной поверхности, которая обеспечивает эффективный захват вирионов. Это также подтверждается проведенным ИФА анализом, измерениями динамического светорассеяния и полученными изображениями просвечивающей электронной микроскопии. Агломераты наночастиц и вирусов, образующиеся после их контакта, легко удаляются из растворов до инфицирования клеток-хозяев.
«Обнаруженная универсальная противовирусная активность наночастиц пористого кремния против различных патогенных вирусов может быть использована при разработке сенсоров и средств первой помощи в случае непредвиденных вирусных эпидемий или пандемий», -- отметила автор работы Любовь Осминкина, руководитель гранта РНФ, зав. лабораторией физических методов биосенсорики и нанотераностики кафедры медицинской физики физического факультета МГУ.
Напомним, в 2020 году Московский университет сформировал семь междисциплинарных научно-образовательных школ (nosh.msu.ru) по прорывным направлениям: «Фундаментальные и прикладные исследования космоса», «Сохранение мирового культурно-исторического наследия», «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект», «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», «Математические методы анализа сложных систем», «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина», «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды». Школы призваны объединить учебный процесс университета и его научный потенциал для создания новых уникальных образовательных программ, подготовки специалистов с самыми современными знаниями и навыками, для развития перспективных междисциплинарных направлений науки и достижения прорывных научных результатов.
Научная школа «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина» объединяет учёных медицинского научно-образовательного центра (МНОЦ МГУ), физического факультета и факультета фундаментальной медицины. Около 50% коллектива Школы — молодые кандидаты и доктора наук, а около 20% — студенты и аспиранты МГУ, которые проводят междисциплинарные исследования в области фундаментальной и прикладной физики и биомедицины.
