Badania

Nanokapsułki jak nanokatalizatory

Opublikowano: 10.04.2019

forum akademickie
Źródło: www.icho.edu.pl

Sposób na tworzenie peptydowych nanokapsułek, w których zachodzić będą reakcje chemiczne, opracowały prof. Agnieszka Szumna i mgr inż. Hanna Jędrzejewska z Instytutu Chemii Organicznej PAN.

Nowe nanokapsułki mogą służyć jako nanoreaktory – miejsce katalizy trudnych do przeprowadzenia reakcji chemicznych. Mogą być też wehikułem, dzięki któremu będzie można dostarczać w konkretne miejsce w organizmie leki, które nie rozpuszczają się w wodzie. Jeśli lek nie rozpuszcza się w wodzie, staje się znacznie mniej dostępny dla komórek, a więc jego użyteczność drastycznie spada. Jeśli jednak zamknąć lek w kapsule pokrytej peptydami skłonnymi do łączenia się z wodą, będzie się on już w wodzie rozpuszczać. Po dotarciu w odpowiednie miejsce należy kapsułę otworzyć i uwolnić lek.

– Otwarcie kapsuły zachodzi np. przy niższym pH. A niższe pH jest m.in. w tkance nowotworowej – tłumaczy prof. Szumna.

Na razie badaczkom udało się zamknąć w kapsule i dzięki temu rozpuścić w wodzie nierozpuszczalne w wodzie fulereny – węglowe cząsteczki. Obecnie zespół prof. Szumnej rozpoczął współpracę z Czechami, którzy produkują nowe leki przeciwnowotworowe oparte na nierozpuszczalnej w wodzie cis platynie. Jeśli uda się ją włożyć do kapsuły i spowodować, aby otworzyła się we właściwym miejscu, będzie to znaczny postęp w kontrolowanym dostarczaniu leku.

Jednak największe nadzieje badaczki upatrują w zastosowaniu kapsuł jako nanoreaktorów. Prof. Szumna wyjaśnia, że jeśli cząsteczki – substraty jakiejś reakcji – znajdą się w kapsule, szanse, że zajdzie między nimi reakcja, gigantycznie rosną. Nie tylko dlatego, że są bliżej siebie i odpowiednio ustawione, ale dodatkowo można im zapewnić obecność elementu, który ułatwi zajście między nimi reakcji chemicznej. Kapsuła będzie więc katalizatorem reakcji chemicznej.

Peptydy, z których badaczki budują kapsuły, zdają się być wymarzonym budulcem do tworzenia katalizatorów, ponieważ są fragmentami enzymów będących naszymi naturalnymi katalizatorami ułatwiającymi zachodzenie reakcji w komórkach. Problem stanowi fakt, że peptydy są długie i giętkie, trudno z nich zbudować sztywną kapsułę, dlatego dotąd nie używano ich do konstruowania nanokapsuł. Wcześniej korzystano ze „sztywnych” związków np. nieorganicznych. Gorzej się jednak sprawdzają jako katalizatory, do których reagujący związek musi się wpasować. Badaczki postanowiły więc częściowo ukierunkować i usztywnić peptydy umieszczając je na dwóch nanometrycznej wielkości fundamentach o kształcie donic, dzięki czemu kapsuła jest jednocześnie sztywna i elastyczna. Ponadto badaczki użyły aminokwasów o chiralności niespotykanej w przyrodzie. To cząsteczki, które mają identyczny skład jak naturalne aminokwasy, ale są ich przestrzennym, lustrzanym odbiciem. To powoduje, że organizm nie rozpoznaje ich w swoich procesach życiowych, dlatego peptydy, które mają je w składzie, są w organizmie stabilniejsze.

Ponad to metoda przyłączania peptydów do fundamentów, którą zastosowały badaczki, umożliwia otrzymanie różnego rodzaju kapsuł. Peptydy tworzące ścianki kapsuły można dość dowolnie dobierać, by kapsuły spełniały z góry zadane im funkcje.

– Mamy arsenał 20 aminokwasów, z których możemy budować peptydy. I tak np. możemy zaprojektować peptydy polarne, hydrofobowe albo peptydy, które mają odpowiednie miejsca katalityczne. W ten sposób w kapsule można zaprojektować miejsce, w którym zmieszczą się konkretne związki – mówi prof. Agnieszka Szumna.

Artykuł mgr inż. Hanny Jędrzejewskiej i prof. Agnieszki Szumnej na temat ich badań ukazał się w „Chemical Science”.

JK

(Źródło: PAP)


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie