Ny teknik kan hjælpe med at konstruere forurenet vandfilter, menneskeligt væv

Forskere kan forvandle proteiner til uendelige mønstre, der ligner blomster, træer eller snefnug, en teknik, der kunne hjælpe med at konstruere et filter til forurenet vand og menneskeligt væv.

Deres undersøgelse, ledet af forskere ved Rutgers University - New Brunswick, fremgår af journalen Naturkemi . Undersøgelsen omfattede også forskere ved Baylor College of Medicine og University of Minnesota.

"Biomolekylære ingeniører har arbejdet med at ændre livets byggesten - proteiner, DNA og lipider - for at efterligne naturen og danne interessante og nyttige former og strukturer, "sagde seniorforfatter Sagar D. Khare, en lektor i Institut for Kemi og Kemisk Biologi på School of Arts and Sciences i Rutgers – New Brunswick. "Vores team udviklede en ramme til at konstruere eksisterende proteiner til fraktale former."

I naturen, byggesten såsom proteinmolekyler samles til større strukturer til specifikke formål. Et klassisk eksempel er kollagen, som danner bindevæv i vores kroppe og er stærk og fleksibel på grund af hvordan det er organiseret. Små proteinmolekyler samles for at danne strukturer, der skaleres op og kan være lige så lange som sener. Sammensætninger af naturlige proteiner er også dynamiske, dannes og opløses som reaktion på stimuli.

Forskergruppen udviklede en teknik til samling af proteiner til fraktal, eller geometrisk, former, der gentages igen og igen. Eksempler omfatter træer, blade og ananas. Teamet brugte proteinteknisk software til at designe proteiner, der binder til hinanden, så de danner en fraktal, trælignende form som reaktion på en biologisk stimulus, såsom i en celle, væv eller organisme. De kan også manipulere formernes dimensioner, så de ligner blomster, træer eller snefnug, som visualiseres ved hjælp af specielle mikroskopiteknikker.

Disse teknikker kan føre til nye teknologier, såsom et filter til bioremediering, som bruger biologiske molekyler til at fjerne herbicider fra forurenet vand, eller syntetiske matricer til at studere menneskelig sygdom eller hjælpe vævsteknik med at genoprette, forbedre eller bevare beskadigede væv eller organer.

De næste trin er at videreudvikle teknologien og udvide rækken af ​​proteiner, der danner fraktale former samt bruge forskellige stimuli, såsom kemikalier og lys. Forskerne vil også undersøge, hvordan fraktalformer dannes mere detaljeret, så de kunne få større kontrol over processen og design og biomaterialers former og størrelser.