I ricercatori hanno sviluppato un processo per creare ultrasottili, fogli autoassemblanti di materiali sintetici che possono funzionare come carta moschicida di design legandosi selettivamente ai virus, batteri, e altri agenti patogeni.

In questo modo la nuova piattaforma, sviluppato da un team guidato da scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, potrebbe essere potenzialmente utilizzato per inattivare o rilevare agenti patogeni.

Il gruppo, che comprendeva anche ricercatori della New York University, ha creato i nanosheet sintetizzati presso la Molecular Foundry di Berkeley Lab, un centro scientifico su nanoscala, fuori dall'autoassemblaggio, polimeri bio-ispirati noti come peptoidi. Lo studio è stato pubblicato all'inizio di questo mese sulla rivista ACS Nano .

I fogli sono stati progettati per presentare gli zuccheri semplici in modo modellato lungo le loro superfici, e questi zuccheri, a sua volta, hanno dimostrato di legarsi selettivamente a diverse proteine, incluso uno associato alla tossina Shiga, che provoca la dissenteria. Poiché l'esterno delle nostre cellule è piatto e ricoperto di zuccheri, questi nanofogli 2-D possono imitare efficacemente le superfici cellulari.

"Non è solo un 'lucchetto e chiave' - è come il velcro, con un mucchio di piccoli anelli che convergono insieme sulla proteina bersaglio, "ha detto Ronald Zuckermann, uno scienziato della Molecular Foundry che ha guidato lo studio. "Ora possiamo imitare una caratteristica su scala nanometrica che è onnipresente in biologia".

Ha notato che numerosi agenti patogeni, dal virus dell'influenza ai batteri del colera, si legano agli zuccheri sulla superficie cellulare. Quindi scegliendo gli zuccheri giusti da legare ai nanofogli peptoidi, nelle giuste distribuzioni, possono determinare quali agenti patogeni saranno attratti da loro.

"La chimica che stiamo facendo è molto modulare, " ha aggiunto Zuckermann. "Possiamo 'fare clic su' diversi zuccheri, e presentarli in modo ben definito, superficie piana. Possiamo controllare quanto sono distanti l'uno dall'altro. Possiamo farlo praticamente con qualsiasi zucchero".

La piattaforma peptoide è anche più robusta e stabile rispetto alle biomolecole naturali, Egli ha detto, in modo che possa essere potenzialmente schierato sul campo per test di bioagenti da parte di personale militare e soccorritori, Per esempio.

E i peptoidi - un analogo dei peptidi in biologia che sono catene di amminoacidi - sono polimeri economici e facili da produrre.

"L'informazione chimica che istruisce le molecole ad assemblarsi spontaneamente nei fogli ricoperti di zucchero è programmata in ogni molecola durante la sua sintesi, " ha detto Zuckermann. "Questo lavoro dimostra la nostra capacità di ingegnerizzare prontamente sofisticate nanostrutture biomimetiche mediante il controllo diretto della sequenza polimerica".

I nanofogli ricoperti di zucchero sono realizzati in una soluzione liquida. Zuckermann ha detto che se i nanofogli sono usati per proteggere qualcuno dall'essere esposto a un agente patogeno, poteva immaginare l'uso di uno spray nasale contenente i nanofogli che legano i patogeni.

I nanofogli potrebbero anche essere utilizzati nelle pulizie ambientali per neutralizzare tossine e agenti patogeni specifici, e i fogli potrebbero potenzialmente essere ridimensionati per colpire virus come Ebola e batteri come E. coli, e altri agenti patogeni.

Nell'ultimo studio, i ricercatori hanno confermato che i legami con le proteine ​​mirate hanno avuto successo incorporando un colorante fluorescente nei fogli e attaccando un altro colorante fluorescente sulle proteine ​​bersaglio. Un cambiamento di colore indicava che una proteina era legata al nanofoglio.

L'intensità di questo cambiamento di colore può anche guidare i ricercatori a migliorarli, e per scoprire nuovi nanosheet che potrebbero colpire agenti patogeni specifici.