Органические наночастицы

Органические наночастицы (ОН)—термин для обозначения устойчивых изолированных органических макромолекул или молекулярных образований (белков, спор)^[1] , в составе которых содержится «связанная вода».

В состав органических наночастиц могут входить различные минералы и металлы, которые служат активными центрами^[2].

В разных научных направлениях исторически сложилась своя специфичная терминология^[3] для ОН:  в биохимии – органические макромолекулы и полимерные соединения, в молекулярной биофизике – белки, нуклеиновые кислоты, в коллоидной химии -  «мицелла», «золь» и пр.

В отличие от неорганических наночастиц, которые представляют собой в основном кристаллические структуры, органические наночастицы являются динамическими образованиями, содержащими в своей структуре молекулы воды, их можно отнести к жидкокристаллическим объектам. На уровне наноразмеров существенную роль играют гидрофобные и гидрофильные взаимодействия. Величина гидратной оболочки органической определяется ионным составом среды, рН, еН, концентрацией веществ, температурой и другими условиями.

• Биологические макромолекулы
• Белки, ферменты, аминокислоты.
• Биологические образования – вирусы, споры, органеллы клеток.
• Бислойные липидные мембраны.

Основным свойством органических частиц является динамическое состояние, которое определяется условиями и составом окружающей среды, а также в определенных случаях способность к самовоспроизводству (РНК, ДНК, споры, вирусы, бактерии и пр.). Это состояние может быть периодическим, циклическим, обратимым. Например, окислительно-восстановительные колебания глобулина в зависимости от концентрации растворенного кислорода и углекислого газа.

Органические макромолекулы обладают способностью к синтезу и гидролизу, при этом в качестве  катализаторов могут участвовать другие макромолекулы (ферменты).

На основе сборки органических наночастиц в процессе эволюции появился наноэлектродвигатель, реализованный в жгутиковых микроорганизмах. Круговое вращательное движение (принцип колеса) реализуется посредством изменения мембранного потенциала, энергия получается посредством окисления АТФ.

Органические наночастицы получаются двумя способами – путем синтеза до высокомолекулярных образований и путем дезинтеграции (дробление, измельчение) органической материи. В обеих случаях далее необходим процесс выделения и очистки определенной фракции.

Исторически первыми начали использоваться микро и нано органические частицы в качестве муки и органических красителей. Для этого использовался метод дробления различных зерен (мука) и растений (красители). Содержание органических наночастиц в этих продуктах могло составлять до 20% в зависимости от степени дробления. На следующем этапе стал использоваться «метод криогенного дробления» (МКД) - измельчение органики при температуре жидкого азота (−195,75 °C), компания «Arkopharma» производит биологически активные пищевые добавки из лекарственных растений. Метод МКД имеет большие перспективы применения в области биотехнологии, пищевой промышленности, фармакологии и пр.

Развитие методов молекулярной биохимии, физической химии, нанобиотехнологии позволяет создавать активные «искусственные» органические наночастицы, в том числе и действующее вещество современных антивирусных вакцин Pfizer/BioNTech, Sputnik V и др.

·       Нанотехнология

·       Нанобиотехнология

·       Бионанофизика

·       Биохимия

Бабурин Л. Органические наночастицы. Лаборатория Бионанофизики.

Журавлёва Н.Г., Шляхтин О. Наночастица. Роснано. Дата обращения: 8 марта 2012. Архивировано 18 июня 2012 года.

1.Бабурин Л. Органические наночастицы. НОР, 16.07.2011.

2.Кутихин А.Г. Минерало-органические наночастицы: природа, биологический смысл, механизмы патогенности. Фундаментальная и клиническая медицина.т.1, №1, (2015), 78-83.

3.Утехина А.Ю.,Сергеев Г.Б. “Органические наночастицы”, Усп. хим., 80:3 (2011), 233–248.