Indfangning af giftige forbindelser med molekylære kurve

Forskere har udviklet designermolekyler, som måske en dag kan opsøge og fange dødelige nervestoffer og andre giftige forbindelser i miljøet – og muligvis i mennesker.

Forskerne, ledet af organiske kemikere fra Ohio State University, kalder disse nye partikler "molekylære kurve". Som navnet antyder, disse molekyler er formet som kurve, og forskning i laboratoriet har vist, at de kan finde simulerede nervestoffer, sluge dem i deres hulrum og fange dem for sikker fjernelse.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Chemistry-A European Journal, forskerne tog det første skridt i at skabe versioner, der kunne have potentiale til brug i medicin.

"Vores mål er at udvikle nanopartikler, der kan fange giftige forbindelser ikke kun i miljøet, men også fra menneskekroppen, " sagde Jovica Badjic, leder af projektet og professor i kemi og biokemi ved Ohio State.

Forskningen fokuserer på nervegifte, nogle gange kaldet nervegas, som er dødelige kemiske gifte, der er blevet brugt i krigsførelse.

I en undersøgelse offentliggjort sidste år i Journal of the American Chemical Society , Badjic og hans kolleger skabte molekylære kurve med aminosyrer rundt om fælgene. Disse aminosyrer hjalp med at finde simulerede nervestoffer i et flydende miljø og lede dem ind i kurven.

Forskerne startede derefter en kemisk reaktion ved at skinne et lys med en bestemt bølgelængde på kurvene. Lyset fik aminosyrerne til at kaste et kuldioxid-molekyle, som effektivt fangede nervestofferne inde i kurvene. Det nye molekylekompleks, ikke længere opløseligt i vand, udfælder (eller udskilles) fra væsken og bliver til et fast stof.

"Så kan vi meget nemt filtrere de molekylære kurve, der indeholder nervemidlet, fra og efterlades med renset vand, "Sagde Badjic.

Forskerne har siden skabt en række molekylære kurve med forskellige former og størrelser, og forskellige aminosyregrupper omkring kanten.

"Vi burde være i stand til at udvikle kurve, der vil målrette en række forskellige toksiner, " sagde han. "Det bliver ikke en magisk kugle - det vil ikke fungere med alt, men vi kan anvende det på forskellige mål."

Selvom denne tidlige forskning viste løftet om molekylære kurve i miljøet, forskerne ville se, om de kunne udvikle lignende strukturer, der kunne fjerne nervestoffer eller andre toksiner fra mennesker.

I dette tilfælde, du vil ikke have, at kurvene med nervestofferne skal skilles fra blodet, Badjic sagde, fordi der ikke ville være nogen nem måde at fjerne dem fra kroppen på.

I deres nye papir, Badjic og hans kolleger udviklede en molekylær kurv med en bestemt type aminosyre - glutaminsyre - rundt om kanten. Men her eksperimenterede de med udstødningen af ​​flere kuldioxid-molekyler, når de udsatte molekylekurvene for lys.

I dette tilfælde, de fandt ud af, at de molekylære kurve kunne fange de simulerede nervestoffer, som de gjorde i den tidligere forskning, men de udfældede ikke fra væsken. I stedet, molekylerne samlet til masser.

"Vi fandt ud af, at de samlede sig til nanopartikler - små kugler bestående af en masse kurve med nervestoffer fanget indeni, " han sagde.

"Men de forblev i løsningen, hvilket betyder, at de kan ryddes ud af kroppen."

Selvfølgelig, du kan ikke bruge lys inde i kroppen. Badjic sagde, at lyset kunne bruges til at skabe nanopartikler uden for kroppen, før de sættes i medicin.

Men Badjic bemærkede, at denne forskning stadig er grundlæggende videnskab udført i et laboratorium og ikke er klar til brug i det virkelige liv.

"Jeg er begejstret for konceptet, men der er stadig meget arbejde at gøre, " han sagde.