De stærkestes overlevelse inden for materialeopdagelse

Forskning ledet af Rein Ulijn, Direktør for CUNY Advanced Science Research Center (ASRC)'s Nanoscience Initiative og professor i kemi ved Hunter College, har banet vejen for udviklingen af ​​dynamisk udviklende polymerer, der dannes spontant ved at tilpasse sig deres miljø, hvilket kan føre til en række produktmuligheder, herunder lægemiddellevering, fødevarevidenskab og kosmetik, hvis resultater blev offentliggjort i dag i Natur nanoteknologi .

Ved at lade disse peptider - strenge af polymerer sammensat af aminosyrer - kontinuerligt omorganisere deres sekvenser, de vil i sidste ende danne de polymerer, der er mest velegnede til miljøet på bekostning af mindre favoriserede strukturer. Denne metode, som er inspireret af evolutionens principper, tillod Ulijns team at identificere en række hidtil usete peptid-baserede materialer. Mens tidligere forskning i peptid-nanoteknologi var centreret om tilfældige opdagelser eller omhyggeligt design, den nye tilgang giver mulighed for uvildig opdagelse ved selvvalg af optimerede strukturer.

"I vores søgen efter at finde materialer baseret på biologiens byggesten - men som er meget enklere - er det svært at rationelt designe disse materialer, fordi der er rigtig mange mulige permutationer, der kunne udforskes, " sagde Ulijn.

"I stedet for at designe rationelt for at forbedre materialer, vi har fundet en måde at udvikle os selvstændigt på, " sagde Charalampos Pappas, første forfatter, og tidligere CUNY ASRC postdoc-forsker. "Vi opnår dette ved at have komponenter dynamisk forbundet, omarranger og afbryd, resulterer i den spontane udvælgelse og dannelse af de mest stabile selvsamlende nanostrukturer."

Papiret, med titlen "Dynamiske peptidbiblioteker til opdagelse af supramolekylære nanomaterialer, "er en fortsættelse af Ulijns forskning i afstembare peptidstrukturer, som har vist meget lovende i en række kommercielle applikationer. Disse omfatter nanosfærer, som kan være biologisk nedbrydelige og potentielt kan bruges i lægemiddelleveringsapplikationer, samt nanofibre, der danner gelfasematerialer, der kan bruges i en række forskellige applikationer, herunder kosmetik eller biologisk nedbrydelig plast, der kan modstå barske forhold.

Den evolutionsbaserede peptidopdagelsesmetode dækker endnu ikke hele rækken af ​​kemiske funktionaliteter, der findes i naturlige materialer, og det er i øjeblikket en tidskrævende proces. "Disse problemer kan potentielt overvindes ved automatisering og miniaturisering af processen, som er i fokus for den nuværende forskning, " sagde Ulijn.