CHAMPAIGN, Ill. – Az egyszerű és nem specifikus kölcsönhatások manipulálásával a kutatók felfedezték azt a módot, amellyel a vegyi anyagokat spontán módon, szalagszerű tubulusokká állíthatják össze, amelyek baktériumsejtfalra emlékeztetnek. A mikrométer méretű tubulusok potenciálisan alkalmazhatók gyógyszeradagoló rendszerekben és sablonokként szervetlen nanostrukturált anyagok szintéziséhez.
A „mesterséges baktériumok” a töltött lipidmembránokhoz kapcsolódó biopolimer aktinból állnak” – mondta Gerard Wong, az Illinoisi Egyetem anyagtudományi és fizikaprofesszora. Wong volt a vezető szerzője a Science folyóirat június 16-i számában megjelent cikknek, amely az összeszerelési folyamatot ismertette. "A kapott aktin-membrán kapszulák meglehetősen merevek és meglehetősen stabilak" - mondta.
Az aktin egy olyan fehérje, amely az eukarióta sejtek szerkezeti vázát biztosítja, és molekuláris alapját képezi az olyan változatos biológiai funkcióknak, mint a hallás, az izomösszehúzódás és a sejtosztódás. A kutatók azt találták, hogy speciális liposzómákkal keverve az aktin azonnal egy hierarchikus önszerveződési folyamaton megy keresztül, ami nanoméretű cső alakú kapszulák kialakulását eredményezi.
"A kompozit membrán három rétegből áll" - mondta Wong. "A legtöbb sejtet körülvevő plazmamembránhoz hasonló középső lipidréteg két réteg aktin filamentum között helyezkedik el. A filamentumok először kétdimenziós, párhuzamos tömbökké rendeződnek a lipidréteg mindkét oldalán, majd spontán beburkolódnak tubulusok."
A rétegek közötti terek vízzel vannak feltöltve, és különféle alkalmazásokhoz használhatók, beleértve bizonyos gyógyszerek csomagolását, amelyek lassan kerülnének a szervezetbe. A nanokapszulák miniatűr sablonként is használhatók új, szervetlen nanogyártási technikákban.
Míg a struktúráknak nincs valódi analógja a természetben, ez a fajta spontán szerveződés a többrétegű bakteriális sejtfalra emlékeztet, mondta Wong. A fehérje-membrán kölcsönhatások az élő sejtfalakban azonban távol állnak az egyensúlytól, és az ATP (adenozin-trifoszfát) hidrolízisét igénylik – a biológiai energiatároló molekula alakjuk és szerkezetük megőrzéséhez.
"És ez döntő különbség" - mondta Wong. "Aktin-membrán kapszuláink egyensúlyban vannak, és nincs szükségük energiára ahhoz, hogy stabilak maradjanak."
A munkát akkor végezték, amikor Wong posztdoktori volt a Santa Barbarai Kaliforniai Egyetemen. Wong munkatársai a tanulmányban Cyrus Safinya anyagtudományi professzor, Youli Li munkatársa és Alison Lin végzős hallgató a Kaliforniai Egyetemen Santa Barbarában, valamint Paul Janmey fiziológiaprofesszor (jelenleg a Pennsylvaniai Egyetemen) és Jay Tang posztdoktori kutató a Harvardon. Egyetem.
A finanszírozást a National Institutes of He alth, a National Science Foundation és a University of California Biotechnológiai Kutatási és Oktatási Programja biztosította.
