Forskere bruger nanorør til bedre at forstå sygdomme

Forskere i UC's afdeling for kræftbiologi samarbejder med materialeforskere fra University of Houston for at skabe og bruge nanorør til at fange og forstå reguleringen af ​​proteiner involveret i en række sygdomme, herunder visse kræftformer, hjerte-kar-sygdomme og fedme.

En nylig undersøgelse, offentliggjort i American Chemical Society Anvendte materialer og grænseflader tidsskrift, viste, at titanium nanorør dyrket på titanium-baseret metaltråd gav effektivitet til berigelse af phosphopeptider, nøglereguleringsmekanismen bag normale biologiske og cellulære funktioner, og var nemmere at bruge, hvilket kunne betyde lavere omkostninger og mere praktisk materialeanvendelse i videnskabelige undersøgelser.

"Proteinphosphorylering er en central reguleringsmekanisme for funktioner i de normale celler og biologiske processer i kroppen, mens forstyrrelse af phosphorylering kan føre til initiering af en række sygdomme, herunder kardiovaskulære, neurologiske, endokrin og kræft, " siger Ken Greis, PhD, lektor ved Institut for Kræftbiologi, medlem af både UC Cancer Institute og Cincinnati Cancer Center og medforfatter på undersøgelsen.

"Undersøgelser, der sigter på at forstå dynamikken i fosforylering, er kommet til forkant med biologisk forskning, efterhånden som forskersamfundet forsøger at forstå de underliggende cellulære mekanismer for sygdom med det mål at tilvejebringe nye mål for terapeutisk intervention.

Greis siger, at studiet af cellulær phosphorylering af proteiner (eller phosphoproteomics) typisk udføres ved at adskille og kategorisere proteinerne ved væskekromatografi og massespektrometri. Berigelse ved at tilføje metalmaterialer er nødvendig for at hjælpe med denne adskillelse.

"Mesoporøse titanoxidpartikler bruges i vid udstrækning til phosphopeptidberigelse, men er dyre og giver meget begrænsede muligheder for forbedring af funktion, " fortsætter han. "Titandioxid (almindeligvis kendt som titanium) nanorør dyrket på titantråd har vist lovende egenskaber for phosphopeptidadskillelse. I dette studie, vi evaluerer effektiviteten af ​​nanorør på titantråd til forskning i phosphoproteomics."

Forskere brugte titantrådsbaserede titanium-nanorør og sammenlignede resultater, når kommercielle partikler blev brugt på et sæt kendte standard phosphopeptider og derefter på hundredvis af phoshophopeptider afledt af animalsk levervæv.

"Vores undersøgelser afslørede, at titania nanorørene på metaltråd giver sammenlignelig effektivitet til berigelse af phosphopeptider og lettere brug sammenlignet med partiklerne. Dette kunne reducere omkostningerne og være en mere effektiv metode til fremtidige undersøgelser, ", siger Greis. "Evnen til at variere længden og størrelsen af ​​nanorørene åbner også døren til videreudvikling af berigelsesteknologien. Dette er virkelig et spændende samarbejde, som også fremhæver fordelen ved videnskabelige interaktioner på tværs af discipliner.

"Dette samspil er initieret af en diskussion mellem postdocs på de to institutioner og er blomstret op i et frugtbart samarbejde med professor Oomman Varghese, som er en førende ekspert i teknologier, at generere og udvikle titanium nanorør til brug som kemiske sensorer og til solenergikonverteringsteknologier ved University of Houston. Nu, vi kombinerer vores ekspertise for at designe og teste nye berigelsesmaterialer for yderligere at forbedre vores forståelse af fosforyleringsændringer i sygdomme for at hjælpe os i kampen mod kræft og andre sygdomme. Det viser et stort løfte."