Nanobot -pumper ødelægger nervemidler

En gang på science fiction -området, "nanobotter" er tættere på end nogensinde at blive en realitet, med mulige anvendelser inden for medicin, fremstilling, robotik og fluidik. I dag, forskere rapporterer fremskridt i udviklingen af ​​de små maskiner:De har lavet nanobot -pumper, der ødelægger nervemidler, samtidig med at der administreres en modgift.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på det 256. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS).

Ifølge Ayusman Sen, Ph.d., projektets hovedforsker, denne undersøgelse stammer fra mere generel forskning med det formål at lave nanobots fra enzymer. "Vi har set på, hvordan man omdanner kemisk energi til bevægelse, "siger han." Vi tager den energi, der genereres fra katalytiske reaktioner, til at forårsage bevægelse af enzymer. "

For at lave sine nanobotter, Sen og hans gruppe ved Pennsylvania State University brugte enzymer fundet i naturen. Dette er proteiner, der hjælper med at opstå specifikke kemiske reaktioner, omdanne en reaktant (råvare) til et produkt.

Erkendelsen af, at enzymer kan bevæge sig, når en reaktion katalyseres, er en relativt ny opdagelse. Tidligere har forskere troede, at disse proteiner drev langs i cellens cytoplasma ved passiv diffusion, støder på deres reaktanter og andre enzymer ved mere eller mindre tilfældige interaktioner. Imidlertid, Sen og andre har for nylig vist, at når enzymer katalyserer en reaktion, de bevæger sig. Forskere er stadig ikke sikre på, hvordan denne bevægelse opstår, men det involverer sandsynligvis en ændring i enzymets form ved katalyse. Sens gruppe har vist, at disse proteiner endda kan svømme langs en vej mod højere niveauer af reaktant. Disse funktioner gør enzymer til et attraktivt materiale til udvikling af nanobotter.

"Hvis vi tager enzymer og forankrer dem til en overflade, så de ikke kan bevæge sig, og vi giver dem deres reaktant, de ender med at pumpe væsken omkring dem, "Sen siger." Så de fungerer som miniaturevæskepumper, der kan bruges til en række forskellige applikationer. "Han bemærker, at nanobotterne pumper væske med en hastighed på flere mikroliter- eller milliontedele af en liter- pr. Sekund.

Sen og hans kolleger lavede nanobots for at neutralisere organofosfater, en klasse af nervemidler. Eksponering for disse kemikalier under militære kampe eller terrorangreb kan forårsage permanent neurologisk skade, og i nogle tilfælde, død. Et enzym, kaldet organophosphorsyreanhydrolase, kan ødelægge disse nervemidler. Forskerne immobiliserede dette enzym på en gel, der også indeholdt en modgift. Eksponering for organophosphater aktiverer enzymet. "Enzymet pumper aktivt i organosphosphatforbindelsen og ødelægger det, og pumper samtidig en modgift ud, "Sen siger. Vigtigere er, systemet kræver ingen ekstern strømkilde, fordi enzymet drives af organophosphatreaktanten.

Nanobot -pumperne kan en dag blive indarbejdet i beskyttelsesbeklædning til militæret eller førstehjælpere, Sen siger. Han undersøger også applikationer til nanobots baseret på andre enzymer, for eksempel, en insulinpumpe til behandling af diabetes og et enzymdrevet system til levering af lægemidler. Pennsylvania State University har indgivet en patentansøgning på den lovende nye teknologi. "Hvis du vil lave pumper, der vil pumpe meget små mængder væske på en meget præcis måde, det er en måde at gøre det på, "Siger Sen.