Биохимики оживили искусственные полимерные цепочки

Лаборатория Ames министерства энергетики США сделала необыкновенные так именуемые пентаблок-полимеры, которые в ряде критерий ведут себя подобно белкам, липидам либо ДНК.

Они сформировывают цепочки из 5 блоков, два из которых являются катионоактивными (заряжены положительно), два — гидрофильными и один — гидрофобным.

Так как гидрофобный блок пробует избежать воды, он составляет центр череды.

Гидрофильные участки размещены дальше.

В конце концов, по бокам в цепочку встраиваются катионные участки.

Оказалось, что такие полимеры, получившие 2-ое заглавие «Биоинспирированные умные сополимеры» (bioinspired smart copolymers) способны к самосборке.

Химик Сарья Мaллапрагада (Surya Mallapragada) ведает, что пентаблок-полимеры реагируют на конфигурации температуры и pH фактор среды.

Исследовательница объяснила, что когда температура увеличивается, пятизвенные молекулы собираются в огромные группы, нареченные мицеллами, которые в свою очередь сцепляются меж собой, формируя гель. Схожая реакция имеет место и при повышении pH фактора.

Глава исследовательской группы Сарья Мaллапрагада (фото с веб-сайта iastate.edu).

Если характеристики среды изменяются в оборотную сторону — гель опять распадается. Это очень похоже на то, как биомолекулы реагируют на наружные воздействия в природе. А именно, так «работают» некие белки, откликаясь на колебания в биохимии организма.

Новые вещества, по плану американских экспериментаторов, сумеют делать широкий диапазон задач.

Во-1-х, учёные на примере пентаблок-полимеров будут «учить», как работают в человеческом теле био молекулярные цепочки.

Дело в том, что такие «живы» молекулы, будучи извлечёнными из тела для исследования, обычно оказываются повреждёнными.

Пентаблок-полимеры намного более живучи, и их комфортно учить под электрическим микроскопом либо в критериях заморозки в водянистом этане, что нужно для ряда опытов.

Не считая того, эти полимеры можно структурно поменять так, чтоб использовать их в качестве поставщиков фармацевтических средств в организм.

К примеру, введение в полимерные цепочки фермента оксидазы глюкозы делает их чувствительным к изменениям уровня глюкозы в крови человека.

Таковой полимер можно было бы вводить под кожу, где он сформирует гель (из-за более высочайшей, чем в комнате, температуры тела).

Представление живописцев о нанороботах обычно неверно. Оснастить такие «механизмы» чипами, гидроприводами, шестерёнками да корпусами «на заклёпках» будет, мягко говоря, проблемно (иллюстрация с веб-сайта nanotech-now.com).

В случае необходимости для пациента (при нарушении уровня глюкозы) мицеллы автоматом выпускали бы инсулин.

Вводимые таким макаром гели могли быть намного наименее брутальными, чем внедрённые хирургическим оковём автоматические системы поставки инсулина, которые есть сейчас.

К тому же, гель распадется без помощи других после, примерно, недельного пребывания в организме.

Для генотерапии возможно окажутся полезными положительно заряженные (катионоактивные блоки) полимера. Они способны нести молекулярный комплекс с какой-либо специальной ДНК. Такие комплексы заряжены негативно.

Пентаблок-полимеры могут употребляться, чтоб поставить в организм так именуемые «гены самоубийства клеток» либо наркотики химиотерапии конкретно и выборочно к опухолям.

Ведь здоровые клеточки, молвят в Ames, с наименьшей вероятностью будут реагировать с полимером и выпускать на свободу внедрённый ген.

На данный момент учёные планируют проверить этот механизм на крысах. Тем паче, что характеристики вновь сделанных полимеров исследованы далековато не стопроцентно и им ещё, может быть, найдутся другие сферы внедрения.

Бионаноробот — более реальное изображение маленьких машин грядущего. Не рычаги и шестерёнки, а огромные кластеры молекулярных цепочек. Чем же не жизнь? (иллюстрация с веб-сайта foresight.org).

Интересно, что показывая некоторую имитацию «разумности», запрограммированную реакцию (выпуск фармацевтических средств) на изменение характеристик среды, искусственные мицеллы оказываются схожими с пользующимися популярностью сегодня нанороботами.

Последние, ввиду размеров, очень наивно было бы представлять, как механизмы с компьютерами, аккумами и электромоторами на борту. Смотрите, к примеру здесь и здесь.

Быстрее, те нанороботы, что поближе всего к массовой реализации, — это сравнимо обыкновенные (по числу деталей) тела, приводимые в движение силами межмолекулярного взаимодействия, практически — химией. Может, и это исследование понадобится не только лишь докторам и биохимикам.

Биология, механика, роботостроение пересекаются всё больше. По последней мере, на масштабном уровне человечьих клеток. И так же всё труднее осознать, где граница меж живым и неживым.

Ведь одни из главных параметров жизни — самоорганизация и реагирование на конфигурации в окружающей среде. Что мы и смотрим в схожих опытах.

Не напрасно же создатели новых полимеров добавили в их заглавие слово «smart», переводящееся и как «живой», и как «умный».