Små legoklodser bygger Janus nanorør med potentiale til nye lægemidler og vandrensning

Forskere har skabt bittesmå proteinrør opkaldt efter den romerske gud Janus, som kan tilbyde en ny måde at kanalisere medicin præcist ind i kroppens celler.

Ved at bruge en proces, som de sammenligner med molekylært Lego, forskere fra University of Warwick og University of Sydney har skabt, hvad de har kaldt 'Janus nanorør' – meget små rør med to forskellige ansigter. Undersøgelsen er publiceret i tidsskriftet Naturkommunikation .

De er opkaldt efter den romerske gud Janus, der normalt er afbildet som havende to ansigter, da han ser på fremtiden og fortiden.

Janus nanorørene har en rørformet struktur baseret på stabling af cykliske peptider, som giver et rør med en kanal på omkring 1nm (omkring en milliontedel af en mm) – den rigtige størrelse til at tillade små molekyler og ioner at passere igennem.

Til hver af de cykliske peptider er knyttet to forskellige typer polymerer, som har en tendens til at afblandes og danne en skal til røret med to flader - deraf navnet Janus nanorør.

Ansigterne giver to bemærkelsesværdige egenskaber - i fast tilstand, de kunne bruges til at lave faststofmembraner, der kan fungere som molekylære 'sier' til at adskille væsker og gasser et molekyle ad gangen.

Denne egenskab er lovende til applikationer som vandrensning, vandafsaltning og gaslagring.

I en løsning, de samles i lipid-dobbeltlag, strukturen, der danner membranen af ​​celler, og de organiserer sig for at danne porer, som tillader passage af molekyler af præcis størrelse. I denne tilstand kunne de bruges til udvikling af nye lægemiddelsystemer, ved at kontrollere transporten af ​​små molekyler eller ioner inde i celler.

Sebastien Perrier fra University of Warwick sagde:"Der er en ekstraordinær mængde aktivitet inde i kroppen for at flytte de rigtige kemikalier i de rigtige mængder både ind og ud af cellerne.

"Meget af dette arbejde udføres af kanalproteiner, for eksempel i vores nervesystem, hvor de modulerer elektriske signaler ved at lukke strømmen af ​​ioner hen over cellemembranen.

"Da ionkanaler er en nøglekomponent i en lang række biologiske processer, for eksempel i hjertet, sammentrækning af skelet og muskler, T-celleaktivering og pancreas beta-celle insulinfrigivelse, de er et hyppigt mål i søgen efter nye lægemidler.

"Vores arbejde har skabt en ny type materiale - nanorør - som kan bruges til at erstatte disse kanalprocesser og kan kontrolleres med et meget højere niveau af nøjagtighed end naturlige kanalproteiner.

"Gennem en proces med molekylær konstruktion - lidt ligesom molekylær Lego - har vi samlet nanorørene af to typer byggesten - cykliske peptider og polymerer.

"Janus nanorør er en alsidig platform til design af spændende materialer, der har en bred vifte af anvendelser, fra membraner – for eksempel til rensning af vand, til terapeutiske formål, til udvikling af nye lægemiddelsystemer."