Углеродные нанотрубки для поиска и уничтожения токсина сибирской язвы и других вредных белков
Исследователи из Политехнического института Ренсселера разработали новый способ находить специфические белки, включая опасные, такие как токсин сибирской язвы, и обезвреживать их с помощью только лишь света. Эта технология открывает путь к созданию новых антибактериальных и противомикробных покрытий для сдерживания распространения микробов, а также обещает новые методы поиска и уничтожения опухолей в организме человека.
Новое исследование впервые позволило дистанционно управлять активностью белков, связанных с углеродными нанотрубками. Детали проекта изложены в статье «Nanotube-Assisted Protein Deactivation» в декабрьском выпуске журнала Nature Nanotechnology.
Команда под руководством профессора химического и биологического инжиниринга Рави С. Кейна почти год работала над созданием метода дистанционной деактивации белков, обёрнутых вокруг углеродных нанотрубок, путём воздействия невидимого и ближнего инфракрасного света. Группа продемонстрировала этот метод, успешно деактивировав токсин сибирской язвы и другие белки.
«Присоединяя пептиды к углеродным нанотрубкам, мы дали им способность избирательно распознавать интересующий белок — в данном случае токсин сибирской язвы — в смеси различных белков», — сказал Кейн. «Затем, подвергая смесь воздействию света, мы могли избирательно деактивировать этот белок, не затрагивая другие белки в смеси».
Конъюгируя углеродные нанотрубки с разными пептидами, этот процесс можно легко адаптировать для работы с другими вредными белками. Использование различных длин волн света, способных безвредно проходить через тело человека, позволит дистанционно нацеливаться и деактивировать специфические белки или токсины в организме. Подсветка конъюгированных нанотрубок создаёт свободные радикалы, называемые активными формами кислорода. Именно присутствие этих радикалов, по словам Кейна, деактивировало белки.
Новый метод селективной нанотрубочной деактивации белков может использоваться в обороне, национальной безопасности и лабораторных условиях для уничтожения вредных токсинов и патогенов. Метод также может предложить новый способ направленного уничтожения опухолевых клеток. Конъюгируя нанотрубки с пептидами, нацеленными на определённые раковые клетки, и вводя их пациенту, врачи смогут использовать эту технологию дистанционной деактивации белков как мощный инструмент для предотвращения распространения рака.
Команда Кейна также разработала тонкую прозрачную плёнку из углеродных нанотрубок, использующую эту технологию. Это самоочищающееся покрытие, которое — по щелчку выключателя — может помочь предотвратить распространение вредных бактерий, токсинов и микробов.
«Способность этих покрытий генерировать активные формы кислорода при воздействии света может позволить им убивать любые бактерии, прикрепившиеся к поверхности», — сказал Кейн. «Такие прозрачные покрытия можно использовать на столешницах, дверных ручках, в больницах или самолётах — практически на любой поверхности, внутри или снаружи, которая может быть подвержена воздействию вредных загрязнителей».