Los investigadores han desarrollado un proceso para crear láminas ultrafinas y autoensambladas de materiales sintéticos que pueden funcionar como papel de diseño para unirse selectivamente con virus, bacterias y otros patógenos.
De esta manera, la nueva plataforma, desarrollada por un equipo liderado por científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los EE. UU. Berkeley Lab, podría utilizarse para inactivar o detectar agentes patógenos.
El equipo, que también incluía investigadores de la Universidad de Nueva York, creó las nanohojas sintetizadas en Molecular Foundry de Berkeley Lab, un centro de ciencias a nanoescala, a partir de polímeros autoensamblados e bioinspirados conocidos como peptoides. El estudio fue publicado a principios de este mes.en el diario ACS Nano .
Las láminas fueron diseñadas para presentar azúcares simples de una manera estampada a lo largo de sus superficies, y se demostró que estos azúcares, a su vez, se unen selectivamente con varias proteínas, incluida una asociada con la toxina Shiga, que causa disentería.nuestras células son planas y están cubiertas de azúcares, estas nano-hojas en 2-D pueden imitar efectivamente las superficies celulares.
"No es solo una 'cerradura y llave', es como Velcro, con un montón de pequeños bucles que convergen en la proteína objetivo juntos", dijo Ronald Zuckermann, científico de la Fundición Molecular que dirigió el estudio. "Ahorapodemos imitar una característica a nanoescala que es omnipresente en biología "
Señaló que numerosos patógenos, desde el virus de la gripe hasta la bacteria del cólera, se unen a los azúcares en las superficies celulares. Por lo tanto, elegir los azúcares correctos para unirse a las nanohojas peptoides, en las distribuciones correctas, puede determinar qué patógenos se atraerán hacia ellos.
"La química que estamos haciendo es muy modular", agregó Zuckermann. "Podemos 'hacer clic' en diferentes azúcares y presentarlos en una superficie plana bien definida. Podemos controlar qué tan separados están uno del otro. Podemos hacer esto con casi cualquier azúcar ".
Dijo que la plataforma peptoide también es más resistente y estable en comparación con las biomoléculas naturales, por lo que puede ser desplegada en el campo para pruebas de bioagentes por parte del personal militar y personal de emergencia, por ejemplo.
Y los peptoides, un análogo a los péptidos en biología que son cadenas de aminoácidos, son polímeros baratos y fáciles de fabricar.
"La información química que instruye a las moléculas a ensamblarse espontáneamente en las láminas recubiertas de azúcar se programa en cada molécula durante su síntesis", dijo Zuckermann. "Este trabajo demuestra nuestra capacidad para diseñar fácilmente nanoestructuras biomiméticas sofisticadas mediante el control directo del polímerosecuencia."
Las nanohojas recubiertas de azúcar están hechas en una solución líquida. Zuckermann dijo que si las nanohojas se usan para proteger a alguien de exponerse a un patógeno, podría imaginar el uso de un aerosol nasal que contiene las nanohojas que se unen al patógeno.
Las nanopartículas también podrían usarse en limpiezas ambientales para neutralizar toxinas y patógenos específicos, y las láminas podrían escalarse para atacar virus como el Ébola y bacterias como E. coli y otros patógenos.
En el último estudio, los investigadores confirmaron que las uniones con las proteínas objetivo fueron exitosas al incrustar un tinte fluorescente en las láminas y unir otro tinte fluorescente en las proteínas objetivo. Un cambio de color indicó que una proteína estaba unida a la nanocapa.
La intensidad de este cambio de color también puede guiar a los investigadores para mejorarlos y descubrir nuevas nanopartículas que podrían apuntar a patógenos específicos.
Los científicos también realizaron experimentos basados en rayos X en la fuente de luz avanzada de Berkeley Lab para analizar la estructura a nanoescala de las láminas y confirmar la presencia de azúcares en su superficie. La fundición molecular y la fuente de luz avanzada son instalaciones de usuario de la Oficina de Ciencias de DOEEste trabajo fue apoyado por la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de EE. UU., La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU. Y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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