Химики из Университета Индианы разработали методику, позволяющую защищать частицы вирусов от внешней среды с помощью тонких молекулярных сетей. Она основана на самосборке металлорганических каркасов вокруг вируса. Образующейся молекулярной пленки оказывается достаточно, чтобы удерживать воду внутри себя, но при этом защита не мешает изучать строение вируса. В частности, авторам удалось добиться стабильности вирионов в условиях вакуума. Исследование опубликовано в журнале Nanoscale, коротко о нем сообщает блог Королевского химического общества.
Авторы разрабатывали метод, способный защитить вирус мозаики костра от разрушения при попытке извлечь его из водной среды. Для этого ученые попытались сформировать вокруг вирусной частицы тонкий защитный слой. Создать его удалось при помощи методов самосборки металорганических каркасов.
На первом этапе сборки химики добавляли к раствору частиц вирусов хлорид железа. Ионы железа адсорбировались, взаимодействуя с вирусными белками. На следующем этапе ученые добавляли раствор танниновой кислоты — сложного органического вещества, способного одновременно связываться с несколькими ионами железа. Танниновая кислота образовала тонкую пленку на поверхности вирусной частицы.
Химики проверили работоспособность защитного слоя, выделив частицы вируса в оболочке из раствора и поместив их в просвечивающий электронный микроскоп. Последний требует высокого вакуума при работе — как отмечают авторы, лишь в редких случаях вирусы сохраняют целостность в таких условиях. Тем не менее, субмонослойная защита на вирусах мозаики костра позволила получить микрофотографии частиц в их естественном гидратированном состоянии. Также ученым удалось проанализировать вирусные частицы с помощью атомно-силового микроскопа в условиях воздуха.
Для анализа внутренней структуры вирусов и многих других объектов, не устойчивых в условиях вакуума, применяют методы криоэлектронной микроскопии. В этом методе исследуемые частицы замораживают в тонком слое льда (порядка 100 нанометров), а затем, с помощью просвечивающего электронного микроскопа, получают набор из десятков тысяч снимков частиц. Авторы отмечают, что контраст между частицами и вакуумом больше, чем между частицами и льдом. Поэтому анализ защищенных вирусов в вакууме может обеспечить исследователей более качественными данными.
Вирус мозаики костра относится к семейству Bromoviridae. Он имеет икосаэдрическую форму. Свое название вирус получил по растению, которое он чаще всего поражает — костер безостый (Brōmus inērmis) из семейства злаков.
Методы самосборки широко используются в химии и нанотехнологии для создания частиц с заданной формой. Самым характерным примером самосборки является технология ДНК-оригами. С ее помощью можно синтезировать капсулы для доставки лекарств, способные преодолеть лекарственную устойчивость клеток рака крови. Недавно мы сообщали о создании «Звездной ночи» ван Гога с помощью ДНК-оригами.
Владимир Королёв