Nanokapsler muliggør celleinspirerede metaboliske reaktioner

Det lykkedes for forskere ved universitetet i Basel at udvikle kapsler, der er i stand til at producere biomolekylet glucose-6-phosphat, der spiller en vigtig rolle i metaboliske processer. Forskerne var i stand til at producere metabolitten under forhold, der ligner den biokemiske reaktion inde i naturlige celler. Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Kemisk kommunikation .

Metaboliske processer inde i levende organismer involverer en lang række biomolekyler. Disse molekyler produceres af specifikke enzymatiske reaktioner. Et eksempel på et sådant bio-molekyle er glucose-6-phosphat, en metabolit, der er involveret i vigtige metaboliske processer. Det er centralt i nedbrydningen af ​​kulhydrater og kan også omdannes yderligere til specifikke molekyler, der er ansvarlige for at lagre energi i en organisme. Hvis sådanne biomolekyler kan produceres direkte inde i levende celler, nye perspektiver i behandling af sygdom ville åbne sig.

Nanokapsler producerer glucose-6-phosphat

Forskere ledet af prof. Cornelia Palivan fra Institut for Kemi ved Universitetet i Basel har designet biokatalytiske kapsler, der indeholder det aktive enzym phosphoglucomutase og kan producere og frigive glucose-6-phosphat.

For at starte reaktionen, det substrat, der kræves til reaktionen, skal kunne trænge ind i kapslen. Forskerne indsatte således et poreprotein syntetiseret ved ETH Zürich i kapslernes vægge. Disse porer er indgangsdøren til substratet og udgangen for produktet glucose-6-phosphat, mens enzymet forbliver indkapslet og beskyttet mod nedbrydning.

De udviklede nanokapsler er mindre end 200 nanometer store, hvilket betyder, at de kan optages af celler, en vigtig forudsætning for fremtidig test og anvendelse.

I modsætning til andre tilgange, der bruger organiske opløsningsmidler, forskerne udvikler deres kapsler under forhold, der ligner dem i naturen. "Vores tilgang er altid at være så naturagtig som muligt, " siger Palivan, "så vi kan bevare den iboende biofunktionalitet af enzymer og poreproteiner."

I et næste trin, forskerne vil nu teste kapslerne på celler, for at se, om de bliver optaget og derefter producerer glucose-6-phosphat inde i cellen.