Syntetiske nanokanaler til jodidtransport

Udveksling af iodid (jod-ioner) mellem blodbanen og celler er afgørende for sundheden for flere organer, og dets funktionsfejl er forbundet med struma, hypo- og hyperthyroidisme, brystkræft, og mavekræft. Forskere ved Center for Selvsamling og kompleksitet, inden for Institute for Basic Science (IBS) har udtænkt nanostrukturer, der fungerer som kanaler for jodidtransport i cellemembraner. Dette studie, offentliggjort i Journal of the American Chemical Society ( JACS ), kan føre til diagnosticering og behandling af jodidtransportforstyrrelser.

Et protein kendt som en natrium/iodid symporter (NIS) medierer transporten af ​​iodid fra blodbanen ind i skjoldbruskkirtelceller såvel som andre væv, inklusive mælkekirtler under amning, kræft i brystvæv, og tårekirtler. NIS er en hul struktur, der spænder over højden af ​​cellemembranen, gennem hvilken iodid kan bevæge sig ind i cellerne.

IBS-forskere udviklede syntetiske ionkanaler, der selektivt tillader passage af negativt ladede ioner, især iodider. Med en diameter på 3,64 nm og de rigtige kemiske egenskaber, disse kanaler kaldet porphyrinbokse 1A (PB-1A), passer ind i cellemembranen.

PB-1A har form som et 26-sidet polyeder lavet af trekanter og firkanter, navngivet rhombicuboctahedron af Archimedes. To typer molekyler udgør 14 flader af det faste stof, mens de andre flader efterlades tomme, så ionerne kan passere igennem.

PB-1A har den fordel at være kemisk stabil i vandig opløsning og i cellemembranen. IBS-forskere fandt ud af, at PB-1A naturligt indsætter sig selv i cellemembranen, er funktionel som en ionkanal, og ikke-toksisk for celler.

Holdet observerede, at forskellige typer af negativt ladede ioner kan gå gennem PB-1A, men nogle kan gøre det bedre end andre. For eksempel:iodidoverførsel omkring 60 gange mere effektivt end klorid, den mest udbredte biologiske negativt ladede ion, det er to gange mere selektive end tidligere rapporterede kanaler. Holdet observerede, at forskellige typer af negativt ladede ioner kan gå gennem PB-1A, men nogle kan gøre det bedre end andre. For eksempel:iodid overføres omkring 60 gange mere effektivt end chlorid, den mest udbredte biologiske negativt ladede ion, hvilket er to gange mere selektivt end tidligere rapporterede kanaler. Denne forskel i effektivitet er relateret til vandmolekylerne, der omgiver ionerne og den energi, der kræves for at trække dem ud, dvs. det er lettere for iodid at fjerne disse vandmolekyler, når det går gennem kanalen, hvilket letter dens passage.

At designe kanaler med høj selektivitet for specifikke ioner er ikke en triviel opgave. "Vi er begejstrede over disse resultater, fordi i sammenligning med undersøgelser af kloridkanaler og kanaler, der transporterer positivt ladede ioner, iodid-selektive kunstige kanaler er sjældent blevet rapporteret i det sidste årti. I øvrigt, kanaler, der efterligner funktionerne i NIS, er meget interessante, da de har potentiale til at behandle skjoldbruskkirtel- og ikke-thyreoidea maligniteter, " påpeger Dr. ROH Joon Ho, en af ​​de tilsvarende forfattere til denne undersøgelse.