Nanobotne črpalke uničujejo živčne snovi

Anonim

Ko so na ozemlju znanstvene fantastike, so "nanoboti" bližje kot kdaj koli prej, da bi postali realnost, z možnimi aplikacijami v medicini, proizvodnji, robotiki in fluidiki. Danes znanstveniki poročajo o napredku pri razvoju majhnih strojev: izdelali so nanobotne črpalke, ki uničujejo živčne dejavnike, hkrati pa dajejo protistrup.

Raziskovalci bodo danes predstavili svoje rezultate na 256. državnem srečanju in razstavi Ameriškega kemijskega združenja (ACS).

Po mnenju Ayusmana Senja, glavnega raziskovalca projekta, je ta študija nastala zaradi splošnejših raziskav, katerih cilj je bil izdelava nanobot iz encimov. "Raziskali smo, kako pretvoriti kemično energijo v gibanje, " pravi. "Vzamemo energijo, ki nastane zaradi katalitskih reakcij, da bi povzročili gibanje encimov."

Da bi naredil svoje nanobote, je Sen in njegova skupina na Državni univerzi Pennsylvania uporabljala encime, ki jih najdemo v naravi. To so proteini, ki pomagajo pri določenih kemičnih reakcijah, pretvorbo reaktanta (surovine) v izdelek.

Spoznanje, da se lahko encimi premikajo, ko je kataliziranje reakcije relativno novo odkritje. Prej so znanstveniki menili, da so se te proteine ​​vzdolž v citoplazmi celice z pasivno difuzijo srečevale z njihovimi reaktanti in drugimi encimi z bolj ali manj priložnostnimi interakcijami. Vendar pa so sen in drugi nedavno pokazali, da ko encimi katalizirajo reakcijo, se premikajo. Raziskovalci še vedno niso prepričani, kako se ta giba pojavi, vendar verjetno vključuje spremembo oblike encima na katalizo. Senova skupina je pokazala, da lahko ti proteini plujejo celo po poti proti višjim reaktantom. Zaradi teh značilnosti so encimi privlačen material za razvoj nanobot.

"Če vzamemo encime in jih sidrimo na površino, da se ne morejo premikati in jim damo njihov reaktant, na koncu črpajo tekočino, ki jih obdaja, " pravi Sen. "Torej delujejo kot miniaturne črpalke za tekočine, ki se lahko uporabljajo za različne aplikacije." Opozarja, da je nanobotna črpalka tekoča s hitrostjo več mikrolitrov - ali milijonin litrov na sekundo.

Sen in njegovi sodelavci so naredili nanobote za nevtralizacijo organofosfatov, razreda živčnih sredstev. Izpostavljenost teh kemikalij med vojaškimi ali terorističnimi napadi lahko povzroči trajno nevrološko škodo in v nekaterih primerih tudi smrt. Enzim, imenovan anhidrolaza organofosforjeve kisline, lahko uniči te živčne snovi. Raziskovalci so imobilizirali ta encim na gelu, ki je vseboval tudi protistrup. Izpostavljenost organofosfatom aktivira encim. "Encim aktivno črpa v organosfosfatni spojini in jo uniči, hkrati pa črpal antidot, " pravi Sen. Pomembno je, da sistem ne potrebuje zunanjega vira energije, ker encim poganja organofosfatni reaktant.

Nanobotne črpalke se lahko nekega dne vključijo v zaščitna oblačila za vojaške ali prve odzive, pravi Sen. Raziskuje tudi aplikacije za nanobote, ki temeljijo na drugih encimih, na primer napravo za črpanje insulina za zdravljenje diabetesa in sistem za dajanje drog na osnovi encimov. Državna univerza Pennsylvania je vložila patentno prijavo na obetavno novo tehnologijo. "Če želite črpalke črpati zelo majhne količine tekočine na zelo natančen način, je to eden od načinov za to, " pravi Sen.

menu
menu