Таким образом, новая платформа, разработанная группой ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab), потенциально может быть использована для инактивации или обнаружения патогенов.Команда, в которую также входили исследователи из Нью-Йоркского университета, создала синтезированные нанолисты в Molecular Foundry лаборатории Беркли, наноразмерном научном центре, из самособирающихся, био-вдохновленных полимеров, известных как пептоиды. Исследование было опубликовано в начале этого месяца в журнале ACS Nano.
Листы были разработаны для представления простых сахаров в виде рисунка на их поверхности, и было продемонстрировано, что эти сахара, в свою очередь, избирательно связываются с несколькими белками, в том числе с одним, связанным с токсином Шига, вызывающим дизентерию. Поскольку внешние поверхности наших клеток плоские и покрыты сахаром, эти двумерные нанолисты могут эффективно имитировать поверхность клеток.«Это не просто« замок и ключ »- это как липучка с кучей маленьких петель, которые сходятся вместе на целевом белке», — сказал Рональд Цукерманн, ученый из Molecular Foundry, возглавлявший исследование. «Теперь мы можем имитировать наноразмерную функцию, которая повсеместно используется в биологии».Он отметил, что многочисленные патогены, от вируса гриппа до бактерий холеры, связываются с сахарами на поверхности клеток.
Таким образом, выбор правильных сахаров для связывания с пептоидными нанолистами в правильном распределении может определить, какие патогены будут к ним привлечены.«Химия, которую мы делаем, очень модульная», — добавил Цукерманн. «Мы можем« нажимать »на разные сахара и представлять их на четко определенной плоской поверхности. Мы можем контролировать, насколько далеко они друг от друга расположены.
Мы можем сделать это практически с любым сахаром».По его словам, пептоидная платформа также более прочная и стабильная по сравнению с естественными биомолекулами, поэтому ее потенциально можно развернуть в полевых условиях для тестирования биоагентов, например, военнослужащими и службами экстренного реагирования.А пептоиды — аналог пептидов в биологии, которые представляют собой цепочки аминокислот — дешевые и простые в изготовлении полимеры.
«Химическая информация, которая заставляет молекулы спонтанно собираться в покрытые сахаром листы, запрограммирована в каждой молекуле во время ее синтеза», — сказал Цукерманн. «Эта работа демонстрирует нашу способность легко создавать сложные биомиметические наноструктуры путем прямого контроля последовательности полимеров».Нанолисты с сахарным покрытием изготавливаются в жидком растворе. Цукерманн сказал, что если нанолисты будут использоваться для защиты кого-то от воздействия патогена, он может представить себе использование назального спрея, содержащего связывающие патогены нанолисты.
Нанолисты также потенциально могут быть использованы при очистке окружающей среды для нейтрализации определенных токсинов и патогенов, а листы потенциально могут быть масштабированы для нацеливания на вирусы, такие как Эбола, и бактерии, такие как E. coli, и другие патогены.В последнем исследовании исследователи подтвердили, что связывание с целевыми белками было успешным, путем встраивания флуоресцентного красителя в листы и прикрепления другого флуоресцентного красителя к целевым белкам. Изменение цвета указывало на то, что белок был связан с нанолистом.Интенсивность этого изменения цвета также может помочь исследователям улучшить их и открыть новые нанолисты, которые могут быть нацелены на определенные патогены.
Ученые также провели эксперименты на основе рентгеновских лучей в Advanced Light Source лаборатории Беркли, чтобы проанализировать наноразмерную структуру листов и подтвердить наличие сахаров на их поверхности. Molecular Foundry и Advanced Light Source являются объектами для пользователей Управления науки Министерства энергетики США.
Эта работа была поддержана Агентством США по уменьшению угрозы обороны, Агентством перспективных исследовательских проектов в области обороны США и Национальным исследовательским фондом Кореи.