Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и университета Ханьяна (Hanyang University) создали “синтетические антитела”. В качестве основы химики использовали углеродные нанотрубки, которые флуоресцируют под действием лазерного излучения.
Ранее этот феномен уже был использован другими исследователями, которые покрывали углеродные нанотрубки натуральными антителами. При встрече с определёнными молекулами такие конструкции либо светились, либо тускнели, что позволяло использовать их в качестве своеобразных датчиков. Однако такие сенсоры разрушаются в живой клетке, что существенно ограничивает срок их работы.
Для решения этой проблемы химики MIT заменили антитела на специально синтезированные амфифильные полимеры. Эти макромолекулы содержат участки, которые взаимодействуют с водой (гидрофильные) или отталкивают её (гидрофобные).
Полимеры синтезированы таким образом, что их гидрофобные участки прочно закрепляются на поверхности нанотубок, как якоря, а гидрофильные представляют собой “петли”, которые образуют своеобразную корону вокруг частицы. Петли расположены строго вдоль трубки, а расстояние между якорями определяет, какая именно молекула-мишень сможет вклиниться в петли и изменить флуоресценцию нанотрубки.
Уникальность нового подхода состоит в том, что до того как полимер будет закреплён на нанотрубке невозможно предугадать, возможность молекулярного распознавания, глядя на структуру мишени и полимера. То есть сам по себе полимер не может избирательно распознавать ту или иную молекулу.
“Новая техника даёт нам беспрецедентную возможность распознавать любую молекулу-мишень, подбирая соответствующие комплексы нанотрубок и полимеров, создавая, по сути, синтетические аналоги антител живого организма”, — поясняет ведущий автор исследования Майкл Страно (Michael Strano) в пресс-релизе MIT.
В своей статье, вышедшей в журнале Nature Nanotechnology, исследователи публикуют описание молекулярных датчиков, специфичных по отношению к рибофлавину (витамин B2), эстрадиолу (женский половой гормон) и L-тироксину (гормон щитовидной железы).
В настоящее время учёные ведут активные разработки по определению нейротрансмиттеров, углеводов и белков. Ещё одной важной задачей для команды исследователей является понимание того, что именно происходит с полимером и всей наночастицей в целом при захвате определённой молекулы-мишени.
Исследователи полагают, что их настоящие и будущие разработки в области молекулярного распознавания откроют огромные возможности для мониторинга таких заболеваний как рак, различные воспаления, диабет и многих других в любом живом организме.
Автор: Дарья Загорская