Proof-of-concept-enhed lugter havvand for at opdage, opdage nye molekyler

Under havets overflade frigiver marine organismer konstant usynlige molekyler. Nogle af de kemiske spor afslører, hvilke skabninger der er i nærheden, mens andre en dag kan bruges som medicin.

Nu, forskere i ACS Central Science rapportere en proof-of-concept-enhed, der "snuser" havvand og fanger opløste forbindelser til analyser. Holdet viste, at systemet nemt kunne koncentrere molekyler, der er til stede i undervandshuler og lover at opdage lægemidler i skrøbelige økosystemer, herunder koralrev.

En dråbe havvand er som en skefuld fortyndet suppe. Det er en kompleks bouillon af opløste molekyler fra havlevende organismer. Og for at identificere, hvad der er i blandingen, skal videnskabsmænd fange og koncentrere disse molekyler. Alligevel er mange undervandsmiljøer truet, især dem med unikke – og potentielt bioaktive – forbindelser.

Så Thierry Pérez, Charlotte Simmler og kolleger ønskede at udvikle et undervandsinstrument, der fanger og beriger opløste forbindelser produceret af svampe eller andre marine organismer uden at skade deres kilde og deres økosystem.

Forskerne skabte en vandtæt enhed, der nemt kunne håndteres af en undervandsdykker, og som kunne pumpe havvand gennem diske, som har en lignende følelse og tykkelse som makeupfjernerpuder. Disse skiver adsorberede opløste molekyler til efterfølgende analyse.

De testede instrumentet, kaldet In Situ Marine moleculE Logger eller "I-SMEL", i 65 fod dybe Middelhavshuler, der indeholdt en række massive svampe. Efter prøvetagning af vandet vurderede forskerne de indfangede forbindelser med massespektrometri. Forbindelserne havde forskellige grundstofsammensætninger, og mange havde molekylære strukturer, der er ukendte, hvilket holdet siger, gør det lovende for opdagelsen af ​​nye naturlige produkter.

Adskillige metabolitter, herunder bromerede alkaloider og furanoterpenoider, fanget fra havvand var til stede i tre svampearter, som forskerne havde undersøgt i detaljer. Og i nogle tilfælde koncentrerede systemet forbindelser frigivet af svampe. For eksempel var aeroplysinin-1 cirka 20 gange mere rigeligt i ekstrakterne fra havvand end i et gult hulesvampekstrakt.

Forskerne siger, at "I-SMEL" repræsenterer en ikke-invasiv måde at fange molekyler af interesse for at give indsigt i et økosystems sundhed eller opdage nye molekyler til fremtidige lægemiddelopdagelsesbestræbelser. Det næste trin, tilføjer de, er at tilpasse enheden til autonom langsigtet havvandsfiltrering og fjernbetjening på dybere vand.

Flere oplysninger: In situ-fangst og realtidsberigelse af marin kemisk mangfoldighed, ACS Central Science (2023). DOI:10.1021/acscentsci.3c00661

Journaloplysninger: ACS Central Science

Leveret af American Chemical Society