Pompy Nanobot niszczą czynniki nerwowe

Anonim

Kiedyś na terytorium science fiction "nanoboty" są bliższe niż kiedykolwiek rzeczywistością, z możliwymi zastosowaniami w medycynie, produkcji, robotyce i płynotyce. Dzisiaj naukowcy zgłaszają postępy w rozwoju maleńkich maszyn: zrobili nanobotowe pompy, które niszczą czynniki nerwowe, jednocześnie podając antidotum.

Naukowcy zaprezentują swoje wyniki już dziś podczas 256. Narodowego Spotkania i Ekspozycji Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego (ACS).

Według Ayusman Sen, Ph.D., głównego badacza projektu, badanie to powstało w wyniku bardziej ogólnych badań mających na celu wytworzenie nanobotów z enzymów. "Badaliśmy, jak przekształcić energię chemiczną w ruch" - mówi. "Bierzemy energię, która jest generowana z reakcji katalitycznych, aby spowodować ruch enzymów."

Aby stworzyć nanoboty, Sen i jego grupa z Pennsylvania State University użyli enzymów znajdujących się w przyrodzie. Są to białka, które pomagają w specyficznych reakcjach chemicznych, przekształcając substrat (surowiec) w produkt.

Uświadomienie sobie, że enzymy mogą się poruszać podczas katalizowania reakcji, jest stosunkowo nowym odkryciem. Wcześniej naukowcy uważali, że białka te dryfują w cytoplazmie komórki przez bierną dyfuzję, napotykając ich reagenty i inne enzymy poprzez bardziej lub mniej przypadkowe interakcje. Jednak Sen i inni wykazali ostatnio, że kiedy enzymy katalizują reakcję, poruszają się. Naukowcy wciąż nie są pewni, jak ten ruch się pojawia, ale prawdopodobnie wiąże się to ze zmianą kształtu enzymu podczas katalizy. Grupa Sena wykazała, że ​​białka te mogą nawet płynąć ścieżką w kierunku wyższych poziomów reagentów. Te cechy sprawiają, że enzymy są atrakcyjnym materiałem do wywoływania nanobotów.

"Jeśli weźmiemy enzymy i zakotwiczymy je na powierzchni, aby nie mogły się ruszyć, a my oddamy im swój substrat, kończą pompować otaczający je płyn" - mówi Sen. "Działają więc jako miniaturowe pompy płynu, które mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań." Zauważa, że ​​nanoboty pompują ciecz w tempie kilku mikrolitrów - lub milionowych litrów na sekundę.

Sen i jego współpracownicy zrobili nanoboty, aby zneutralizować związki fosforoorganiczne, klasę czynników nerwowych. Ekspozycja na te chemikalia podczas walki wojskowej lub ataków terrorystycznych może spowodować trwałe uszkodzenie neurologiczne, aw niektórych przypadkach śmierć. Enzym, zwany anhydrolazą kwasu fosforoorganicznego, może zniszczyć te czynniki nerwowe. Naukowcy unieruchomili ten enzym na żelu, który zawierał również antidotum. Kontakt z organofosforanami aktywuje enzym. "Enzym aktywnie pompuje związek fosforoorganiczny i niszczy go, a jednocześnie wypuszcza antidotum" - mówi Sen. Co ważne, system nie wymaga zewnętrznego źródła zasilania, ponieważ enzym jest zasilany reagentem organofosforanowym.

Pompy nanobotowe mogły kiedyś zostać włączone do odzieży ochronnej dla wojska lub pierwszej pomocy, mówi Sen. Zajmuje się także badaniem zastosowań nanobotów na bazie innych enzymów, na przykład urządzenia do pompowania insuliny do leczenia cukrzycy i systemu dostarczania leków o działaniu enzymatycznym. Pennsylvania State University złożył wniosek patentowy dotyczący obiecującej nowej technologii. "Jeśli chcesz produkować pompy, które będą pompować bardzo małe ilości cieczy w bardzo precyzyjny sposób, jest to jeden ze sposobów, aby to zrobić, " mówi Sen.

menu
menu