Przejdź do głównej zawartości

Syntetyczne przeciwciała z MIT

Inżynierowie z MIT opracowali nową metodę wytwarzania sensorów zdolnych do wykrywania organicznych cząsteczek. Syntetyczne polimery opłaszczone na powierzchni z nanocząsteczek są zdolne do wiązania neurotransmiterów, markerów chorób, toksyn i innych. Technologia otwiera drogę do opracowania detektorów, które znajdą zastosowanie w wielu dziedzinach życia.






Struktura „syntetycznego przeciwciała” opiera się na węglowych nanorurkach, których jedną z właściwości jest fluorescencja pod wpływem światła laserowego. Zjawisko to jest wykorzystywane poprzez pokrywanie nanorurek naturalnymi przeciwciałami – po związaniu szukanej cząsteczki zmienia się intensywność fluorescencji. W ten sposób powstaje sensor.

Tym razem zostały one pokryte cząsteczkami polimerów o właściwościach amfifilowych – czyli posiadających jednocześnie właściwości hydrofobowe i hydrofilowe, tak jak cząsteczki lipidowe w błonach komórkach. Dzięki temu są zdolne do rozpoznawania szerokiego zakresu związków. Publikacja na ten temat ukazała się w Nature Nanotechnology.

Całkowicie syntetyczne struktury mają przewagę nad sensorami tworzonymi poprzez opłaszczanie na nanorurkach tradycyjnych przeciwciał, które często zawodzą wewnątrz żywych komórek lub tkanek. Inną popularną techniką wykrywania cząsteczek są aptamery DNA, będące krótkimi fragmentami DNA wiążącymi się z określonymi celami. Według głównego autora badania, profesora inżynierii chemicznej Michaela Strano, aptamery maja jednak ograniczony zakres detekcji.




Schemat ideowy technologii: polimer z częścią hydrofilową (czerwony) i hydrofobową (niebieski) jest absorbowany przez nanorurkę, i dzięki temu zyskuje określoną konformację, zdolną do wiązania określonego typu cząsteczki (zielony), co prowadzi do zmiany fali i intensywności fluorescencji nanorurki. (Ningqing Zhang i wsp./Nature Nanotechnology)

W publikacji opisano molekularne struktury rozpoznające, zdolne do tworzenia sensorów specyficznych dla ryboflawin, estradiolu, i L-tyroksyny (hormonu tarczycy). Trwają prace nad strukturami wiążącymi inne cząsteczki, takie jak neurotransmitery, węglowodany czy białka.

Technika opiera się zjawisku występującym , gdy określony polimer amfifilowy związany jest z węglową nanorurką – jego regiony hydrofobowe wiążą się z podłożem, podczas gdy regiony hydrofilowe formują pętle wystające poza rurki. Pętle te tworzą nową warstwę otaczającą nanorurkę, zwaną koroną. Zespół z MIT odkrył, że korona jest budowana w określonym porządku wzdłuż podłoża. Odległości pomiędzy punktami zaczepienia polimerów warunkują, jakie cząsteczki mogą związać się z wystającymi pętlami, wpływają też na zmianę fluorescencji nanorurek.

Polimer sam w sobie nie ma struktury warunkującej wiązanie się z wykrywanymi cząsteczkami. Dopiero gdy w określony sposób zwiąże się z nanorurką, wystające elementy utworzą miejsce wiązania o określonych właściwościach. Tylko w ten sposób można regulować, jakie cząsteczki może wykrywać. Jednocześnie na ten moment nie możemy przewidzieć dokładnie, co będzie wykrywał i wykorzystywana jest metoda prób i błędów - wystawiając sensor na różne typy cząsteczek. Trwają poszukiwania sposobu przewidzenia jego właściwości na podstawie badania struktury korony.

Według autorów rozwój techniki daje nowe narzędzie do wykrywania ważnych cząsteczek w sposób szybki i bez zastosowania problematycznych znaczników. Co więcej, narzędzia do tworzenia sensorów tego typu są relatywnie tanie i łatwo dostępne. W pierwszej kolejności autorzy wskazują na zastosowania typowo badawcze, jednak można łatwo zaprojektować na tej bazie detektory bio-markerów używanych w medycynie czy też sensory zanieczyszczeń środowiska. Autorzy są nastawieni niezwykle optymistycznie – według nich, w przeciwieństwie do technik wykorzystujących tradycyjne przeciwciała, zastosowanie tej technologii jest ograniczana jedynie wyobraźnia.


PODOBAŁO SIĘ? CHCESZ BYĆ NA BIEŻĄCO Z KOLEJNYMI ARTYKUŁAMI? 


Red. Seweryn Frasinski
źródła:
web.mit.edu


ResearchBlogging.org Jingqing Zhang, Markita P. Landry, Paul W. Barone, Jong-Ho Kim, Shangchao Lin, Zachary W. Ulissi, Dahua Lin, Bin Mu, Ardemis A. Boghossian, Andrew J. Hilmer, Alina Rwei, Allison C. Hinckley, Sebastian Kruss, Mia A. Shandell, Nitish Nair, St (2013). Molecular recognition using corona phase complexes made of synthetic polymers adsorbed on carbon nanotubes Nature : 10.1038/nnano.2013.236

Komentarze

Prześlij komentarz

Zapraszamy do komentowania, każdą uwagą warto się podzielić

Popularne posty z tego bloga

Spermatogeneza + Schemat przebiegu spermatogenezy

Spermatogeneza Definicja procesu Spermatogeneza jest procesem przebiegającym w gonadach osobnika męskiego. Ma on na celu wytworzenie męskich komórek rozrodczych – plemników . Przebieg spermatogenezy ryc. 1. Schemat przebiegu spermatogenezy Podstawą do rozpoczęcia spermatogenezy są pierwotne komórki płciowe zwane też  komórkami prapłciowymi (gonocyty) .  Zawartość materiału genetycznego w tych komórkach to 2n. W stadium płodowym komórki te dzielą się mitotycznie, zwiększając swoją liczbę. Część degeneruje, cześć przechodzi do spoczynku (stadium prespermatogonialne). Ok. 3 miesiąca życia z komórek prapłciowych tworzą się spermatogonia , z których powstają natomiast  spermatocyty I rzędu  – największe komórki ( 3-4 rok życia ). Te ostatnie to komórki z ilością materiału genetycznego 2n, powstałe również w wyniku podziałów mitotycznych. Wydarzenia te są etapem nazywanym  spermatogoniogenezą . Po niej następuje kolejny,  spermatocytogeneza . Rozpoczyna się

Rozmnażanie storczyków - keiki

Storczyki wytwarzają nasiona, jednak ich wysiew i otrzymywanie dorosłej rośliny jest czasochłonne i nie zawsze skuteczne. 

Bluszcz - roślina w kulturze, sztuce, religii

Bluszcz pospolity ( Hedera helix L . ) jest gatunkiem zwanym wiecznie zielonym pnączem. Hedera helix L. należy do rodziny araliowatych ( Araliaceae ) i jest jedynym jej przedstawicielem w polskiej florze. Stanowi on również jedyne polskie pnącze o liściach zimotrwałych. Siedliska posiada on w lasach całej Polski. Podlega on jednak ochronie prawnej, mimo że jest gatunkiem inwazyjnym. Występuje on w całej Europie i Azji Mniejszej.

Aparaty szparkowe

Aparat szparkowy to niezwykle ważny element funkcjonalny rośliny. 

Ajoloty, czyli „węże z łapkami”

Co wyjdzie ze skrzyżowania węża, kreta i dżdżownicy? Komisja etyczna ds. nauki tym się nie zainteresuje, bo coś takiego już istnieje w naturze. W Meksyku żyją 4 endemiczne gatunki gadów z rodziny Bipedidae, przypominające węże z krecimi łapkami.