Nanokatalysatorer, der fjernstyrer kemiske reaktioner inde i levende celler

De enzymer, der er ansvarlige for katalytiske reaktioner i vores krops biologiske reaktioner, er vanskelige at bruge til diagnose eller behandling, da de kun reagerer på visse molekyler eller har lav stabilitet. Mange forskere forudser, at hvis disse problemer afhjælpes, eller hvis kunstige katalysatorer udvikles til at skabe en synergieffekt ved at møde enzymerne i kroppen, der vil være nye måder at diagnosticere og behandle sygdomme på. I særdeleshed, hvis der udvikles kunstige katalysatorer, der reagerer på eksterne stimuli såsom magnetiske felter, nye behandlingsmetoder, der fjernstyrer bioreaktioner udefra, kan blive en realitet.

Forskerholdet ledet af professor In Su Lee fra Institut for Kemi ved POSTECH har udviklet en fjern magnetisk følsom kunstig katalysator kaldet MAG-NER, som viser høj katalytisk effektivitet i levende celler. Undersøgelsen blev udgivet som det supplerende forsidepapir til Nano bogstaver , et internationalt tidsskrift om nanoteknologi.

Forskerholdet efterlignede strukturen af ​​vesikler, et organel i en celle, og syntetiserede en magnetisk-katalysator-kombineret nanoreaktor med jernoxid-nanopartikler og palladiumkatalysatorer inde i en hul silica-nanoskal.

Når MAG-NER støder på et vekslende magnetfelt, jernoxid-nanopartikler indeni forårsager magnetfelt-induceret varme og aktiverer kun palladiumkatalysatoren uden at hæve den ydre temperatur. Forskerholdet lykkedes med at implementere den katalytiske reaktion med høj effektivitet, som omdanner ikke-fluorescerende reaktanter til fluorescerende produkter ved at implantere MAG-NER i levende celler og derefter anvende vekslende magnetiske felter. Forskerholdet bekræftede også, at katalysatoren af ​​MAG-NER kan forblive aktiv i lange perioder uden at blive forurenet af biomolekyler i celler og ikke påvirker cellernes overlevelse.

Ved at bruge MAG-NER, det forventes, at diagnose og behandlingsmetoder, som kunstigt kan fjernstyre cellens funktioner, kan udvikles, da kunstige molekyler kan syntetiseres, eller kemiske reaktioner kan induceres i celler ved hjælp af magnetiske felter, der er uskadelige for kroppen.

Professor In Su Lee, der ledede forskningen, forklarede, "Denne forskning er et resultat af at bruge de hellige nanoreaktormaterialer, som vores laboratorium har udviklet gennem årene og er værdsat som et innovativt kemisk værktøj, der vil fremme biomedicinsk og biologisk forskning."