Fange giftige forbindelser med "molekylære kurver" Ny forskning viser lovende med simulerte nervemidler

Forskere har utviklet designermolekyler som en dag kan være i stand til å oppsøke og fange dødelige nervemidler og andre giftige forbindelser i miljøet – og muligens i mennesker. Forskerne, ledet av organiske kjemikere fra Ohio State University, kaller disse nye partiklene "molekylære kurver". Som navnet tilsier, disse molekylene er formet som kurver og forskning i laboratoriet har vist at de kan finne simulerte nervemidler, svelg dem i hulrommene og fange dem for sikker fjerning.

I en ny studie publisert i Kjemi – Et europeisk tidsskrift, forskerne tok det første skrittet i å lage versjoner som kan ha potensiale for bruk i medisin.

"Vårt mål er å utvikle nanopartikler som kan fange giftige forbindelser ikke bare i miljøet, men også fra menneskekroppen," sa Jovica Badjić, leder av prosjektet og professor i kjemi og biokjemi ved Ohio State.

Forskningen fokuserer på nervemidler, noen ganger kalt nervegass, som er dødelige kjemiske giftstoffer som har blitt brukt i krigføring.

I en studie publisert i fjor i Journal of American Chemical Society, Badjić og hans kolleger laget molekylkurver med aminosyrer rundt kantene. Disse aminosyrene hjalp til med å finne simulerte nervemidler i et flytende miljø og lede dem inn i kurven.

Forskerne startet deretter en kjemisk reaksjon ved å skinne et lys med en bestemt bølgelengde på kurvene. Lyset fikk aminosyrene til å kaste ut et karbondioksidmolekyl, som effektivt fanget nervemidlene inne i kurvene. Det nye molekylkomplekset, ikke lenger løselig i vann, utfelles (eller skiller) fra væsken og blir et fast stoff.

"Vi kan da veldig enkelt filtrere ut molekylkurvene som inneholder nervegiften og stå igjen med renset vann," sa Badjić.

Forskerne har siden laget en rekke molekylære kurver med forskjellige former og størrelser, og forskjellige aminosyregrupper rundt kanten.

"Vi bør være i stand til å utvikle kurver som vil være rettet mot en rekke forskjellige giftstoffer," han sa. "Det kommer ikke til å være en magisk kule - det vil ikke fungere med alt, men vi kan bruke det på forskjellige mål."

Mens denne tidlige forskningen viste løftet om molekylære kurver i miljøet, forskerne ønsket å se om de kunne utvikle lignende strukturer som kunne fjerne nervemidler eller andre giftstoffer fra mennesker.

I dette tilfellet, du vil ikke at kurvene med nervemidlene skal skilles fra blodet, sa Badjić, fordi det ikke ville være noen enkel måte å fjerne dem fra kroppen.

I deres nye avis, Badjić og kollegene hans utviklet en molekylkurv med en spesiell type aminosyre – glutaminsyre – rundt kanten. Men her eksperimenterte de med utstøting av flere karbondioksidmolekyler når de eksponerte molekylkurvene for lys.

I dette tilfellet, de fant ut at molekylkurvene kunne fange de simulerte nervemidlene slik de gjorde i forrige forskning, men de falt ikke ut fra væsken. I stedet, molekylene satt sammen til masser.

"Vi fant at de samlet seg til nanopartikler - bittesmå kuler som består av en masse kurver med nervemidler fanget inni," han sa.

"Men de holdt seg i løsningen, som betyr at de kan fjernes fra kroppen."

Selvfølgelig, du kan ikke bruke lys inne i kroppen. Badjić sa at lyset kunne brukes til å lage nanopartikler utenfor kroppen før de settes i medisiner.

Men Badjić bemerket at denne forskningen fortsatt er grunnleggende vitenskap utført i et laboratorium og ikke er klar til bruk i det virkelige liv.

"Jeg er spent på konseptet, men det er fortsatt mye arbeid å gjøre," han sa.

Kilde: news.osu.edu, av Jeff Grabmeier