研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種創(chuàng)造超薄，自組裝合成材料片的方法，該片可以像設(shè)計(jì)師的紙一樣起作用，選擇性地與病毒，細(xì)菌和其他病原體結(jié)合。

通過(guò)這種方式，由美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新平臺(tái)可能用于滅活或檢測(cè)病原體。

該團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自紐約大學(xué)的研究人員，他們?cè)诓死麑?shí)驗(yàn)室的分子鑄造廠 - 納米級(jí)科學(xué)中心創(chuàng)建了合成納米片，這種納米片是由自組裝生物激發(fā)聚合物(稱為擬肽)組成的。該研究于本月早些時(shí)候發(fā)表在ACS Nano雜志上。

這些片材被設(shè)計(jì)成沿著它們的表面以圖案化的方式呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的糖，并且這些糖反過(guò)來(lái)被證明選擇性地與幾種蛋白質(zhì)結(jié)合，包括與引起痢疾的志賀毒素相關(guān)的蛋白質(zhì)。因?yàn)槲覀兊募?xì)胞外部是平坦的并且被糖覆蓋，所以這些2-D納米片可以有效地模擬細(xì)胞表面。

“它不僅僅是一個(gè)'鎖和鑰匙' - 就像魔術(shù)貼一樣，有一堆小環(huán)圈聚集在目標(biāo)蛋白上，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的Molecular Foundry的科學(xué)家羅納德·扎克曼說(shuō)。“現(xiàn)在我們可以模仿生物學(xué)中普遍存在的納米級(jí)特征。”

他指出，從流感病毒到霍亂細(xì)菌的許多病原體與細(xì)胞表面的糖結(jié)合。因此，在正確的分布中，選擇正確的糖與擬肽納米片結(jié)合，可以確定將哪些病原體吸引到它們。

“我們所做的化學(xué)反應(yīng)非常模塊化，”扎克曼補(bǔ)充道。“我們可以'點(diǎn)擊'不同的糖，并將它們呈現(xiàn)在一個(gè)定義明確的平面上。我們可以控制它們相互之間的距離。我們可以用幾乎任何糖來(lái)做到這一點(diǎn)。”

他說(shuō)，與天然生物分子相比，擬肽平臺(tái)也更加堅(jiān)固和穩(wěn)定，因此可以將其部署到現(xiàn)場(chǎng)，用于軍事人員和緊急救援人員對(duì)生物試劑的測(cè)試。

擬肽 - 生物學(xué)中的肽類似物，是氨基酸鏈 - 是廉價(jià)且易于制造的聚合物。

“指導(dǎo)分子自發(fā)組裝成糖衣片的化學(xué)信息在合成過(guò)程中被編程到每個(gè)分子中，”扎克曼說(shuō)。“這項(xiàng)工作證明了我們能夠通過(guò)直接控制聚合物序列來(lái)輕松地設(shè)計(jì)復(fù)雜的仿生納米結(jié)構(gòu)。”

糖衣納米片是在液體溶液中制成的。扎克曼說(shuō)，如果納米片用于保護(hù)某人免于接觸病原體，他可以設(shè)想使用含有病原體結(jié)合納米片的鼻噴霧劑。

納米片還可以用于環(huán)境凈化以中和特定的毒素和病原體，并且片材可以被擴(kuò)展以靶向諸如埃博拉病毒和諸如大腸桿菌的細(xì)菌和其他病原體的病毒。

在最新的研究中，研究人員證實(shí)，通過(guò)在片材中嵌入熒光染料并在靶蛋白上附加另一種熒光染料，與靶蛋白的結(jié)合是成功的。顏色變化表明蛋白質(zhì)與納米片結(jié)合。

這種顏色變化的強(qiáng)度也可以指導(dǎo)研究人員改進(jìn)它們，并發(fā)現(xiàn)可以針對(duì)特定病原體的新納米片。