Populære Innlegg

Redaksjonens - 2018

Nanobot pumper ødelegger nervemidler

Anonim

En gang i området for science fiction er "nanoboter" nærmere enn noensinne å bli en realitet, med mulige anvendelser innen medisin, produksjon, robotikk og fluidics. I dag rapporterer forskere fremgang i utviklingen av de små maskinene: De har laget nanobotpumper som ødelegger nerveagenter samtidig som de administrerer en motgift.

annonse


Forskerne vil presentere sine resultater i dag på det 256. nasjonale møtet og utstillingen av American Chemical Society (ACS).

Ifølge Ayusman Sen, Ph.D., prosjektets hovedforsker, stammer denne studien fra mer generell forskning som har til formål å lage nanoboter fra enzymer. "Vi har sett på hvordan vi kan konvertere kjemisk energi til bevegelse, " sier han. "Vi tar energien som genereres fra katalytiske reaksjoner for å forårsake bevegelse av enzymer."

For å gjøre hans nanobotter brukte Sen og hans gruppe ved Pennsylvania State University enzymer funnet i naturen. Dette er proteiner som hjelper bestemte kjemiske reaksjoner, og omdanner en reaktant (råstoff) til et produkt.

Realiseringen at enzymer kan bevege seg når katalysere en reaksjon er en relativt ny oppdagelse. Tidligere trodde forskerne at disse proteinene drev sammen i cytoplasma av cellen ved passiv diffusjon, og møtte deres reaktanter og andre enzymer ved mer eller mindre sjanseinteraksjoner. Sen og andre har imidlertid nylig vist at når enzymer katalyserer en reaksjon, beveger de seg. Forskere er fremdeles ikke sikre på hvordan denne bevegelsen oppstår, men det innebærer sannsynligvis en forandring i form av enzymet ved katalyse. Sens gruppe har vist at disse proteiner kan til og med svømme langs en bane mot høyere nivåer av reaktant. Disse funksjonene gjør enzymer til et attraktivt materiale for å utvikle nanoboter.

"Hvis vi tar enzymer og anker dem til en overflate, så de ikke kan bevege seg, og vi gir dem deres reaktant, de ender opp med å pumpe væsken som omgir dem, " sier Sen. "Så de fungerer som miniatyr fluidpumper som kan brukes til en rekke applikasjoner." Han bemerker at nanobottene pumper væske med en hastighet på flere mikroliter - eller millioner av liter - per sekund.

Sen og hans kollegaer gjorde nanobotter for å nøytralisere organofosfater, en klasse av nervemidler. Eksponering for disse kjemikaliene under militær kamp eller terrorangrep kan forårsake permanent nevrologisk skade, og i noen tilfeller død. Et enzym, kalt organofosforsyreanhydrolase, kan ødelegge disse nervene. Forskerne immobiliserte dette enzymet på en gel som også inneholdt en motgift. Eksponering for organofosfater aktiverer enzymet. "Enzymet pumper aktivt i organosfosfatforbindelsen og ødelegger det, og pumper samtidig ut en motgift, " sier Sen. Det er viktig at systemet ikke krever ekstern strømkilde fordi enzymet drives av organofosfatreaktanten.

Nanobotpumper kan en gang bli innarbeidet i beskyttende klær for militæret eller de første respondentene, sier Sen. Han undersøker også applikasjoner for nanobotter basert på andre enzymer, for eksempel en insulinpumpeanordning for å behandle diabetes og et enzymdrevet legemiddelleveringssystem. Pennsylvania State University har arkivert en patentsøknad om den lovende nye teknologien. "Hvis du vil lage pumper som vil pumpe svært små mengder væske på en veldig presis måte, er dette en måte å gjøre det, " sier Sen.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av American Chemical Society . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Legg Igjen Din Kommentar