Биохимики оживили искусственные полимерные цепочки
Американские учёные совершили мелкую революцию. Они создали полимеры, похожие по поведению на живые молекулы. Граница между живым и не живым выясняется ещё более зыбкой.
Новые вещества отыщут собственную «нишу» в биологических опытах, а основное — в медицине.
Лаборатория Ames министерства энергетики США создала необыкновенные так именуемые пентаблок-полимеры, каковые в ряде условий ведут себя подобно белкам, липидам либо ДНК.
Они формируют цепочки из пяти блоков, два из которых являются катионоактивными (заряжены положительно), два — гидрофильными и один — гидрофобным.
Потому, что гидрофобный блок пробует избежать воды, он образовывает центр вереницы. Гидрофильные участки расположены потом.
Наконец, по краям в цепочку встраиваются катионные участки.
Оказалось, что такие полимеры, взявшие второе наименование «Биоинспирированные умные сополимеры» (bioinspired smart copolymers) способны к самосборке.
Химик Сарья Мaллапрагада (Surya Mallapragada) говорит, что пентаблок-полимеры реагируют на трансформации температуры и pH фактор среды.
Исследовательница пояснила, что в то время, когда температура увеличивается, пятизвенные молекулы планируют в многочисленные группы, названные мицеллами, каковые со своей стороны сцепляются между собой, формируя гель. Подобная реакция имеет место и при увеличении pH фактора.
Глава исследовательской группы Сарья Мaллапрагада (фото с сайта iastate.edu).
В случае если параметры среды изменяются в обратную сторону — гель опять распадается. Это весьма похоже на то, как биомолекулы реагируют на внешние действия в природе.
В частности, так «трудятся» кое-какие белки, откликаясь на колебания в биохимии организма.
Новые вещества, по плану американских экспериментаторов, смогут делать широкий спектр задач.
Во-первых, учёные на примере пентаблок-полимеров будут «изучать», как трудятся в теле человека биологические молекулярные цепочки.
Дело в том, что такие «живые» молекулы, будучи извлечёнными из тела для изучения, в большинстве случаев оказываются повреждёнными.
Пентаблок-полимеры намного более живучи, и их комфортно изучать под электронным микроскопом либо в условиях заморозки в жидком этане, что нужно для последовательности опытов.
Помимо этого, эти полимеры возможно структурно поменять так, дабы применять их в качестве поставщиков лекарств в организм.
К примеру, введение в полимерные цепочки фермента оксидазы глюкозы делает их чувствительным к трансформациям уровня глюкозы в крови человека.
Таковой полимер возможно было бы вводить под кожу, где он организует гель (из-за более высокой, чем в помещении, температуры тела).
Представление живописцев о нанороботах в большинстве случаев ошибочно.
Оснастить такие «механизмы» чипами, гидроприводами, шестерёнками да корпусами «на заклёпках» будет, мягко говоря, затруднительно (иллюстрация с сайта nanotech-now.com).
При необходимости для больного (при нарушении уровня глюкозы) мицеллы машинально производили бы инсулин.
Вводимые так гели были бы значительно менее агрессивными, чем внедрённые хирургическим путём автоматические совокупности поставки инсулина, каковые существуют сейчас.
К тому же, гель распадется самостоятельно по окончании, примерно, недельного нахождения в организме.
Для генотерапии могут быть нужными положительно заряженные (катионоактивные блоки) полимера. Они способны нести молекулярный комплекс с какой-нибудь особой ДНК.
Такие комплексы заряжены отрицательно.
Пентаблок-полимеры смогут употребляться, дабы поставить в организм так именуемые «гены суицида клеток» либо наркотики химиотерапии конкретно и выборочно к опухолям.
Так как здоровые клетки, говорят в Ames, с меньшей возможностью будут реагировать с полимером и производить на свободу внедрённый ген.
на данный момент учёные собираются проверить данный механизм на крысах. Тем более, что свойства снова созданных полимеров изучены далеко не всецело и им ещё, быть может, найдутся иные сферы применения.
Бионаноробот — более настоящее изображение миниатюрных автомобилей будущего.
Не шестерёнки и рычаги, а огромные кластеры молекулярных цепочек. Чем не жизнь? (иллюстрация с сайта foresight.org).
Любопытно, что демонстрируя некую имитацию «разумности», запрограммированную реакцию (выпуск лекарств) на трансформацию параметров среды, неестественные мицеллы оказываются сходными с популярными в наше время нанороботами.
Последние, ввиду размеров, через чур наивно было бы воображать, как механизмы с компьютерами, электромоторами и аккумуляторами на борту. Смотрите, к примеру тут и тут.
Скорее, те нанороботы, что ближе всего к массовой реализации, — это относительно простые (по числу подробностей) тела, приводимые в перемещение силами межмолекулярного сотрудничества, практически — химией. Может, и это изучение понадобится не только биохимикам и медикам.
Биология, механика, роботостроение пересекаются всё больше. По крайней мере, на масштабном уровне людских клеток.
И без того же всё сложнее осознать, где граница между живым и неживым.
Так как одни из главных особенностей судьбы — реагирование и самоорганизация на трансформации в окружающей среде. Что мы и замечаем в аналогичных опытах.
Не напрасно же создатели новых полимеров добавили в их наименование слово «smart», переводящееся и как «живой», и как «умный».
