«Молекулярные липучки» могут стать заменой натуральных антител

Источник: phys.org

Исследователи Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (США) создали новый материал, который может быть запрограммирован на выявление бесконечного разнообразия молекул. Материал напоминает тонкие листы «липучки», такой, какая применяется в застежках одежды и обуви. Но каждый из зубчиков этой «липучки» длиной всего 100 нм, и материал способен действовать подобно натуральным антителам, распознавая вирусы и токсины. Разработка может стать основой нового класса биосенсоров. Как поясняет участник проекта Рон Цукерман, естественные антитела — это пример весьма эффективного архитектурного проектирования. На структурном каркасе, который в значительной степени остается неизменным, крепится бесконечное количество вариантов функциональных петель для контакта с вредными молекулами.

В подражание этому, ученые создали «липучку» — двумерные нанолисты, покрытые функциональными петлями. При этом стоимость получения «липучки» намного меньше, чем у антител, благодаря этому цена целого ряда биомедицинских устройств может быть значительно снижена. Основой разработки являются пептоиды — синтетические полимеры, способные складываться в подобные белкам структуры. Каждая молекула пептоида представляет собой длинную цепь малых молекулярных блоков, расположенных в определенном порядке. В предыдущем исследовании г-н Цукерман и его коллеги выяснили, как некоторые простые пептоиды могут складываться в нанолисты путем самосборки из молекулярной пленки на поверхности водного раствора. Толщина этих листов — всего несколько нанометров, а длина и ширина могут достигать ста микрометров. Это сравнимо с листом толщиной в 1 мм, и площадью футбольного поля.

Код образования нанолистов запрограммирован непосредственно в молекулах пептоидов, и для запуска программы достаточно простого сигнала. Чтобы создать в нанолистах функциональные петли, исследователи вставили в пептоидные последовательности короткие молекулярные сегменты. Когда образуются нанолисты, сегменты — вставки выталкиваются наружу и образуют петли на поверхности. Эти перли могут быть запрограммированы для селективного связывания с определенными ферментами или неорганическими материалами. По словам ведущего автора статьи докторанта Глории Оливье, главное преимущество технологии — высокий выход готовой продукции.

Кроме того, пептоиды могут выдержать гораздо более жесткие условия, чем их природный аналог — пептиды. Поэтому для производства полевых диагностических устройств, а также биосенсоров, способных работать в присутствии протеаз, пептоиды являются отличным выбором. Ученые продемонстрировали гибкость своей разработки, создав нанолисты с петлями различного состава, длины и плотности. Были представлены «липучки», способные извлекать специфические ферменты из раствора (происходящие химические изменения отслеживались при помощи стандартных методов). Также были созданы нанолисты, связывающиеся избирательно с молекулами золота — такие «липучки» могут использоваться для «посева роста» наночастиц и нанопленок золота.