Роль поверхностного заряда в клеточном захвате и цитотоксичности медицинских наночастиц

Многие типы наночастиц (НЧ) исследуются для использования в медицинских изделиях, прежде всего в визуализации, а также в доставке генов и лекарств. Для этих применений клеточный захват обычно является необходимым условием и, помимо размера, определяется поверхностными характеристиками, такими как гидрофобность и заряд. Хотя положительный заряд, по-видимому, повышает эффективность визуализации, переноса генов и доставки лекарств, для таких конструкций описана более высокая цитотоксичность. В этом обзоре суммированы данные о роли поверхностного заряда в общей цитотоксичности, действии на отдельные клеточные мишени, механизмах токсического действия, клеточном захвате и внутриклеточной локализации НЧ. Рассмотрено влияние сыворотки и различия между типами клеток. Катионные НЧ вызывают более выраженное нарушение целостности плазматической мембраны, более сильное повреждение митохондрий и лизосом и более высокое число аутофагосом, чем анионные НЧ. В целом неклетки фагоцитарного ряда поглощают катионные НЧ в большей степени, однако не меньшую роль играют плотность заряда и гидрофобность; фагоцитарные клетки преимущественно захватывают анионные НЧ. Клетки не используют разные пути захвата для катионных и анионных НЧ, но высокая скорость захвата обычно связана с более выраженными биологическими эффектами. Различия в предпочтительном захвате катионных и анионных НЧ фагоцитарными и нефагоцитарными клетками могут влиять на эффективность и селективность НЧ при доставке лекарств и визуализации.