Новые самособирающиеся нановолокна

Самособирающиеся наноструктуры – не новость, однако исследователи из университета Карнеги-Меллон открыли новый способ организации протеиновых молекул в длинные цепи, подобные клеточным волокнам, которые возникают естественным путем.

Данные нановолокна состоят из модифицированного зеленого флуоресцентного белка (ЗФБ), соединенного гибкими молекулами - линкерами. Их можно использовать в тканевой инженерии и доставке лекарственных средств.

«Мы показали, что за счет добавления гибких линкеров в молекулы протеина можно создать совершенно новые типы соединений. Эти соединения способны выполнять функцию структурного материала, в который можно ввести различные добавки, например, лекарственные средства. В природе этот протеин не встречается в качестве структурного материала»,- заявил в недавнем пресс релизе Томаш Ковалевски, профессор химии в научном колледже Карнеги-Меллон.

В естественных условиях молекулы ЗФБ могут формировать димеры на гидрофобных участках протеина. Группа из Университета Карнеги-Меллон использовала процесс, называемый «клик химией», для добавления диалкинполи(этилен оксида) (ПЭО) в молекулы ЗФБ, при этом участок естественной димеризации оставался свободным. Способность ЗФБ к соединению через гидрофобные участки в сочетании с линкерами ПЭО-диалкина способствовали сборке волокон в этой системе.

«В данной протеиново-полимерной системе мы получаем атомно точный, четко определенный  объект наномасштаба, к которому мы можем присоединить различные маркеры в строго определенной позиции. Благодаря этому сфера применения значительно расширяется», – говорит Ковалевски. Д-р Ковалевски добавляет, что в качестве добавок могут выступать лекарственные вещества или другие молекулы, присоединенные к молекулам ЗФБ.

Результаты исследования показали, что структурные волокна, сформированные в системе ЗФБ и молекул гибких линкеров, могут быть длиной до десятков микронов, сохраняя при этом единообразную ширину менее 100 нанометров.

При воздействии флуоресцентного света молекулы ЗФБ люминесцировали, демонстрируя целостность 3D структуры и незначительное влияние химических обработок на функции протеина. Кроме того, под действием ультразвука нановолокно может распадаться, а через несколько дней оно естественным образом вновь собирается. Согласно пресс-релизу, такое свойство, как «обратимая самосборка волокон», крайне важно для тканевой инженерии, доставки лекарственных средств, нанореакторов и визуализации.

Междисциплинарная группа тщательно изучила нановолокна с биологической точки зрения, а также с позиции химии полимеризации. Морфология структур исследовалась с помощью конфокальной микроскопии и атомно-силовой микроскопии, при этом характер присоединения моделировался компьютером с технологией, называемой диссипативной динамикой частиц. Эти данные показали, что особенности сборки, скорее всего, объясняются наличием гидрофобных участков на молекулах ЗФБ.

Интерес исследователей к нанотехнологиям продолжает расти. Новейшие технологии применяются в различных сферах: регенеративной медицине, диагностике, доставке лекарственных средств и многих других.

 

Источник: http://www.meddeviceonline.com/

Яндекс.Метрика