糖包被超薄自組裝納米片可以選擇性結(jié)合病原體

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作者：遇見未來來源：康健新視野

2018-04-08

最近，美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)了糖包被的超薄自組裝納米片，可以選擇性的結(jié)合病原體。這項(xiàng)技術(shù)具有作為病原體診斷以及讓病原體失活的潛力。我們看到了納米材料帶來的又一個(gè)驚喜。

科學(xué)家們對(duì)納米材料一直保持著高度的興趣，他們?cè)噲D將納米材料應(yīng)用于很多醫(yī)療健康領(lǐng)域的環(huán)節(jié)中，例如對(duì)于癌癥的早期檢測(cè)、作為藥物的載體、癌癥的靶向治療等等。

這是一種稱為類肽(一種類似于生物中肽鏈的氨基酸鏈)的自組裝生物聚合物。研究在本月早期發(fā)表在了雜志《ACS Nano》上。因?yàn)槲覀兗?xì)胞的外部是扁平的，并且覆蓋著糖，所以研究人員嘗試了以自組裝的結(jié)構(gòu)來模擬這種細(xì)胞表面。這些薄片被設(shè)計(jì)成在表面上以一種有圖案的方式呈現(xiàn)單糖，而這些糖反過來又被證明可以有選擇性地與幾種蛋白質(zhì)結(jié)合，包括一種與痢疾毒素相關(guān)的蛋白質(zhì)，這種毒素會(huì)引起痢疾。

“現(xiàn)在我們可以模仿在生物學(xué)中普遍存在的納米尺度特征。”研究人員對(duì)這種設(shè)計(jì)思路給出了形象的比喻。“這不僅僅是一把鎖和鑰匙——它就像尼龍搭扣一樣，有一堆小圈圈，把目標(biāo)蛋白聚集在一起，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的科學(xué)家Ronald Zuckermann表示。

他指出，許多病原體，從流感病毒到霍亂細(xì)菌，都在細(xì)胞表面與糖結(jié)合。因此，選擇合適的糖與肽基納米薄片結(jié)合，并設(shè)定正確的分布，就可以決定哪些病原體會(huì)被吸引到它們身上。

“我們現(xiàn)在所進(jìn)行的化學(xué)是非常模塊化的，”Zuckermann補(bǔ)充說，“我們可以‘點(diǎn)選’任何糖類，然后將它們遞呈到一種設(shè)計(jì)好的平面上。我們可以控制它們彼此間距多遠(yuǎn)。我們幾乎可以對(duì)所有的糖這樣做。”

研究人員在測(cè)試這種納米片的有效性時(shí)采用了熒光染料作為標(biāo)志物。

他們?cè)陬愲募{米片上綁定了熒光染料，在目標(biāo)蛋白上綁定了另一種熒光染料。當(dāng)納米片與目標(biāo)蛋白發(fā)生有效結(jié)合后，就能夠觀察到熒光的變化。通過這種變化可以指示出納米片是否能夠?qū)崿F(xiàn)研究人員預(yù)想的功能。這種顏色變化的強(qiáng)度也可以指導(dǎo)研究人員改進(jìn)它們。

與天然生物分子相比，類肽的平臺(tái)也更加堅(jiān)固和穩(wěn)定，因此它可能被部署到軍事人員和應(yīng)急反應(yīng)人員的生物制劑測(cè)試領(lǐng)域，而類肽是廉價(jià)且易于合成的聚合物。

由于這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)合病原體的功能，因而具有為使用者提供防護(hù)的潛力。Zuckermann表示，如果納米片想要用來保護(hù)使用者免于暴露在某種病原體中，那么我們就可以利用含有可以結(jié)合這種病原體的納米片制成鼻腔噴霧劑。

參考資料：

[1] Scientists Develop Sugar-CoatedNanosheets to Selectively Target Pathogens

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