Chemicy projektują niezdefiniowane, aby pomóc w przechwytywaniu śmiertelnych czynników nerwowych

Dostarczone niewinnie na czubku parasola lub klamki, środki nerwowe są uosobieniem cichego, ale śmiertelnego. Odcinając kontrolę mięśni, aby oddychać, końcowym rezultatem tych środków wojny chemicznej jest uduszenie w ciągu bolesnych minut.

Radzenie sobie z tymi nieprzyjemnymi związkami zazwyczaj wymagało koktajlu chemikaliów, ale opublikowano nowe badania Chemistry - A European Journal przedstawia inną potencjalną metodę obrony przed tego typu bronią. Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Ohio zbadali ostatnio możliwość wykorzystania czegoś, co nazywają „koszykami molekularnymi” do wychwytywania czynników nerwowych lub innych szkodliwych czynników przenoszonych przez powietrze z nadzieją na wykorzystanie biologiczne w przyszłości.

Jak działają te „kosze molekularne”?

Jovica Badjic, profesor chemii i biochemii na The Ohio State University, stworzył molekuły projektantów w kształcie koszyków. Każda cząsteczka ma aminokwas na obręczy, który pomaga określić, co będzie celem koszyka. Gdy zespół świeci światłem ultrafioletowym na te cząsteczki, związki tracą cząsteczki dwutlenku węgla, co zmusza koszyk do łączenia się i agregowania, zbierając środki nerwowe po drodze, tworząc masę zbiorczą.

W poprzednich badaniach te aktywowane światłem cząsteczki tworzyły łatwo usuwalne ciało stałe. Chociaż obiecujące jest to w zbiorniku z wodą, stworzenie bryły w ciele nie jest dobrym pomysłem. W najnowszym badaniu Badjica koszyki molekularne z kwasem glutaminowym zebrane razem w postaci nanocząstek zamiast ciała stałego. Ponieważ są to maleńkie cząsteczki (o średnicy 50-100 nm) i pozostały w roztworze, mogą one teoretycznie przejść przez ludzkie ciało i wyjść bez problemu.

Nanocząsteczki zafascynowały społeczność badawczą jako obiecujące narzędzie do dostarczania leków - szczególnie do zwalczania raka - przez długi czas. W tym przypadku, zamiast dostarczać substancje do organizmu, nowy koszyk molekularny Badjic korzysta z wyjęcia substancji. Po udoskonaleniu nanocząstki mogą zostać zużyte przed wejściem na obszary konfliktu lub zostać włączone do obecnego koktajlu leczniczego.

Jeśli chodzi o czynniki nerwowe, szybkość jest ważną częścią równania, ponieważ mogą one działać w ciągu kilku minut lub w ciągu kilku dni.

„Wierzę, że proces rozpoznawania molekularnego jest dość szybki”, mówi Badjic. „Jeśli nanocząstki są już w ciele, obniża się stężenie środków nerwowych w roztworze i spowalnia się ten proces”.

Kosze molekularne w aplikacji ścigałyby się z celem agenta nerwowego związania się z enzymem acetylocholinoesterazy (AChE). Środki nerwowe łączą się z AChE, aby zablokować produkcję neuroprzekaźnika, który pozwala organizmowi komunikować się z jego narządami. Zbierając środki nerwowe i usuwając je przed wystąpieniem tego połączenia, kosze molekularne mogłyby albo zapobiec, albo zmniejszyć intensywność tego ataku w organizmie, torując drogę innym lekom, takim jak diazepam i midazolam (leki przeciwdrgawkowe), aby dokończyć bitwa.

Cząsteczki Badjica mogą być również przydatne, gdy organizm nie jest poddawany toksycznemu odliczaniu. Środki nerwowe i pestycydy mają podobną strukturę molekularną - na tyle podobną, że mogą je również podnieść kosze molekularne.

„Z powodu pestycydów rocznie dochodzi do około 200 000 zgonów” - mówi Badjic. „Jest to również poważny problem, który należy rozwiązać”. Chociaż pestycydy nie są tak trujące jak czynniki nerwowe, odgrywają długotrwałą grę, ponieważ są powiązane z chorobami, takimi jak rak i choroba Alzheimera.

Co jest następne?

„Naprawdę chciałbym zobaczyć, jak kosze molekularne działają w systemach biologicznych” - mówi Badjic. Zespół potwierdził już, że nanocząsteczki działają w moczu; krew jest kolejnym środowiskiem do testowania, chociaż testowanie indywidualnych rozwiązań jest nadal odległe od pełnych paneli biologicznych.

W przyszłości Badjic wyobraża sobie, że wydrążone nanocząstki mogą zarówno dostarczyć koktajl środka nerwowego, jak i zebrać resztki do noszenia na zewnątrz ciała.

„Jestem podekscytowany wynikiem”, mówi Badjic. „Po prostu nie chcę iść za daleko”.