Nanorør kunne tjene som universelle stilladser til cellemembrankanaler

Et studie, hvor Membrane Nanomechanics -gruppen ledet af Ikerbasque -foredragsholderen Dr. Vadim Frolov ved Biophysics Unit på Baskerlands universitet har deltaget, antyder, at enkelt-væg carbon nanorør kunne bruges som universelle stilladser til at hjælpe med at replikere egenskaberne af cellemembrankkanaler. Resultaterne af undersøgelsen er blevet offentliggjort i det prestigefyldte tidsskrift Natur .

Biologiske membraner definerer den funktionelle arkitektur i levende systemer:de er selektivt permeable, opretholde cellernes og intracellulære organelles kemiske identitet, og regulere udveksling af materiale mellem dem. For at kontrollere transporten af ​​ioner og små molekyler gennem cellemembraner, der bruges højt specialiserede proteiner, der transporterer disse molekyler gennem membranen. Nylige fremskridt inden for nanoteknologi og nanofabrikation har gjort det muligt at syntetisere og fremstille kunstige forbindelser bestemt til at opfylde funktionerne i transmembrankanaler og transportører. Disse kunstige forbindelsers adfærd svarer i stigende grad til deres celleprototyper, med andre ord, de har stadig flere lignende egenskaber:molekylær selektivitet, membranmålretning og transporteffektivitet. Imidlertid, skabe et universelt, alsidig prototype til fremstilling af kanaler med specifikke transportegenskaber er stadig en udfordring.

Studiet, som har deltaget i gruppen af ​​Dr. Vadim Frolov, Ikerbasque lektor-forsker ved UPV/EHU's Biophysics Unit, og ledet af Dr. Alex Noy fra Lawrence Livermore National Laboratories (USA), antyder, at enkelt-væg carbon nanorør (CNT'er) kan bruges som en ramme med lignende affinitet og transportegenskaber som proteinkanaler. Nanorør er meget effektive transportører, fordi deres smalle diameter (på ca. 1 nm) og hydrofobe indre ligner meget den generelle strukturelle konstruktion af disse proteiner.

Forskerne involveret i undersøgelsen har opdaget, at ultrakorte CNT'er dækket med lipidmolekyler danner kanaler i kunstige membraner såvel som i levende cellemembraner. Disse strukturer forbliver stabile i opløsning og indsættes spontant i membranerne. Ligeledes, forskerne har set, at CNT'erne indsat i en membran indeholder transportegenskaber, der kan sammenlignes med dem i små ionkanaler. Hvad er mere, de har fundet ud af, at disse CNT'er er i stand til at transportere DNA.

En lovende fremtid

Som Frolov konkluderer, transmembrane transportmekanismer ved hjælp af ultrakorte CNT'er kræver mere omfattende forskning, så samarbejdsprojektet mellem grupperne på Lawrence Livermore National Laboratories og UPV/EHU er ikke afsluttet endnu. Forskerne håber, at ved hjælp af sofistikerede kemiske ændringer, optimering af produktionsprocesserne, og brugen af ​​andre nanofabrikationstilgange kan lykkes med at producere fuldt funktionelle ioniske kanaler baseret på ultrakorte CNT'er.