Команда Северо-Западного университета в США разработала необычные супрамолекулярные полимеры — длинные структуры, которые самостоятельно собираются из отдельных молекул. Некоторые из полученных нитей превышают 25 микрометров и оказываются длиннее диаметра клетки. При этом учёные научились точно задавать не только их размер, но и последовательность участков с положительным и отрицательным электрическим зарядом. Исследование опубликовано 1 октября в Science.
Самое интересное обнаружилось, когда новые структуры поместили в культуры корковых нейронов. Полностью положительно заряженные нити оказались для клеток губительными, отрицательно заряженные почти не взаимодействовали с ними, а случайная смесь зарядов заметного эффекта не дала.
Тогда исследователи собрали структуру иначе: небольшой положительно заряженный участок расположили между отрицательными. Положительная часть стала своеобразным якорем, прикрепляющим нить к отрицательно заряженной поверхности нейрона, а отрицательные сегменты оставались рядом с клеткой и продолжали активно двигаться.
Результат оказался неожиданным. Нейроны отращивали более длинные и разветвлённые нейриты — отростки, необходимые для связи между клетками. Через семь дней их кальциевая активность была примерно в четыре раза выше, чем у необработанных клеток, а через две недели они образовывали больше синапсов. В культурах человеческих нейральных клеток-предшественников клетки вместо привычного плоского слоя начали самостоятельно организовываться в объёмные структуры, соединённые аксонами.
Но принципиально здесь другое. Обычно биоматериалу, предназначенному для взаимодействия с клеткой, придают специальные биологические сигналы, активирующие клеточные рецепторы. Здесь таких сигналов не понадобилось: активным оказался сам материал — благодаря архитектуре электрических зарядов и способности его частей двигаться.
Авторы предполагают, что отрицательно заряженные участки нитей притягивают находящиеся вокруг клетки белки, участвующие в выживании и развитии нейронов. Постоянное движение сегментов может помогать этим белкам взаимодействовать с клеточными рецепторами. Пока это предполагаемый механизм, который ещё предстоит исследовать.
Работа находится на уровне клеточных культур, поэтому до восстановления нервной ткани у человека здесь очень далеко. Но она показывает более фундаментальную возможность: материалу необязательно переносить лекарство или биологически активное вещество, чтобы воздействовать на живую клетку. Иногда достаточно правильно устроить сам материал.
