Графическое резюме исследования. В верхней части показан синтез магнитных наночастиц оксида железа (Fe₃O₄) и их покрытие диоксидом кремния (SiO₂@MNPs) методом Штёбера. Затем эти частицы модифицируют положительно заряженными биополимерами — поли-L-лизином (PLL) или хитозаном. В нижней части показан биологический анализ: связывание РНК с подготовленными наночастицами, диссоциация РНК и измерение эффективности разделения с помощью УФ-видимой спектроскопии. Источник: Институт экспериментальной физики SAS 

Исследователи из Института экспериментальной физики Словацкой академии наук (IEP SAS) в Кошице изучили перспективный подход на основе магнитных наночастиц для более эффективного выделения РНК. Их результаты опубликованы в журнале Next Materials.

Положительные покрытия притягивают РНК

Научная группа сосредоточилась на магнитных наночастицах с кремнезёмным покрытием (SiO₂@MNPs) и изучала, как можно скорректировать свойства их поверхности, чтобы улучшить взаимодействие с нуклеиновыми кислотами. Для этого исследователи модифицировали поверхность наночастиц двумя положительно заряженными биополимерами — хитозаном и поли‑L‑лизином.

Принцип подхода довольно прост: в условиях эксперимента нуклеиновые кислоты несут отрицательный заряд, а поверхности SiO₂@MNP, модифицированные полимерами, — положительный, что способствует взаимодействию с РНК. При этом магнитное ядро позволяет быстро отделить наночастицы от образца с помощью внешнего магнитного поля.

Учёные охарактеризовали модифицированные наночастицы по размеру, форме, заряду поверхности, магнитным свойствам и другим важным параметрам. Это позволило определить условия, при которых хитозан и поли‑L‑лизин формируют эффективный поверхностный слой на магнитных наночастицах.

Хитозан извлекает значительно больше РНК

Наиболее значимые результаты получены в ходе экспериментов по оценке способности наночастиц выделять РНК. Наночастицы, модифицированные хитозаном, извлекли 58,64 % РНК, а модифицированные поли‑L‑лизином — 33,99 %. Для сравнения: исходные SiO₂@MNPs с отрицательно заряженной поверхностью извлекли лишь 3,86 % РНК.

Эти результаты показывают, что покрытие магнитных наночастиц положительно заряженным органическим слоем может существенно повысить их способность связывать и выделять РНК. Заметно более высокая эффективность извлечения у наночастиц, модифицированных хитозаном, также указывает на то, что выбор поверхностного полимера играет важную роль в определении характеристик материала.

Полученные данные служат основой для дальнейшей разработки функционализированных по поверхности магнитных наночастиц для выделения нуклеиновых кислот. В будущем такие материалы могут стать частью быстрых и эффективных методов выделения РНК из сложных биологических образцов — с потенциальным применением в биомедицинских исследованиях и диагностических технологиях.