среда

Американский прорыв нановолокон перспективен для медицины и микропроцессоров

Американские исследователи из политехнического института Нью-Йоркского университета (NYU-Poly) разработали новый метод создания нановолокон из белков. Новая технология обещает значительно улучшить способы доставки лекарств при лечении раковых заболеваний, заболеваний сердца и болезни Альцгеймера, а также способна оказать значительную помощь в регенерации тканей, костей и хрящей человека.

Кроме того, в американской науке разрабатывается и другое направление для применения новой технологии. Развитие этого направления может указать путь к еще более крошечным и более мощным микропроцессорам для будущих поколений компьютеров и устройств бытовой электроники.

Подробности новой технологии были изложены в статье о влиянии двухвалентных металлов на формирование наноскопических и малых молекул при распознавании спиральных белков, опубликованной в международном онлайн журнале про расширенные функциональные материалы (Advanced Functional Materials). Роль главного исследователя досталась Сушил Гунасекар (Susheel К. Gunasekar), докторанту в отделе в химических и биологических наук NYU-Poly, а соавтором стала Джин Монтклэйр (Jin Montclare), доцент и руководитель департамента в лаборатории белковой инженерии и молекулярного дизайна. Также соавторами исследования оказались аспирант Луона Анджа (Luona Anjia) и профессор Хироши Матсуи (Hiroshi Matsui), оба из отдела химии и биохимии в Хантер-колледже (при городском университете Нью Йорка), где было проведено вторичное исследование.

Кроме этого, в феврале 2012 пресс-службой Политехнического института Нью-Йоркского университета результаты исследования были опубликованы на вебсайте данного вуза.

Профессор Монтклэйр объяснила в публикации, что ничего подобного раньше не было и исследование проводилось на чистой интуиции, как шанс для наблюдения, сделанного Гунасекер двумя годами ранее. Именно это наблюдение вдохновило команду исследователей и привело к значительным результатам.

Во время одного эксперимента, в процессе которого изучались некоторые белки цилиндрической формы, полученные из хряща олигомерной матрицы белка (cartilage oligomeric matrix protein или COMP, встречается преимущественно в человеческих хрящах), было замечено, что при высокой концентрации эти альфа-винтовые биспиральные белки спонтанно собираются вместе и самоорганизуются в нановолокона. По мнению Монтклэйр это был удивительный результат, потому что ранее вообще не было известно о способности COMP формировать волокна. Как вспоминает Монтклэйр в публикации, исследователи были восхищены результатом наблюдения, поэтому они решили провести серию экспериментов, чтобы изучить возможность управления процессом образование волокон, а также проконтролировать образование связыванием с малыми молекулами, которые будут размещены внутри цилиндра протеина.

Особый интерес исследователей вызвали молекулы куркумина, являющегося ингредиентом в специальных биологически активных добавках (БАД) к пище, которые используются в США для борьбы с болезнью Альцгеймера, рака и заболеваний сердца.

Добавляя набор металлически признаваемых аминокислот в биспиральный белок, команде NYU -Poly удалось установить, что нановолокна изменяют свою форму при добавлении в белок металлов, таких как цинк и никель. В основном, добавление цинка укрепляет нановолокна, что позволяет им проводить больше куркумина, а добавление никеля превращает волокна в слипшиеся коврики, что вызывает высвобождение молекул лекарства.

Как говорит Монтклэйр, в дальнейшем исследователи планируют экспериментировать с созданием так называемых строительных лесов из нановолокон, которые могут использоваться, чтобы вызывать регенерацию костной и хрящевой ткани (через встроенный витамина D) или стволовых клеток (через встроенный витамин А) человека.

Также Монтклэйр сказала, что спустя некоторое время может появиться возможность применения этого органического и основанного на белке метода для создания нановолокон в мире компьютеров и бытовой электроники. По ее словам, возможно  получение наноразмерных золотых нитей для использования в качестве схем в компьютерных чипах (микросхемах), где сначала создаются нановолокна, а затем металл направляется к ним.

В конечном счете, отметила Монтклэйр, исследователи хотели бы, чтобы плоды их открытия, такие как терапевтические нановолокна и металлические нанопроволоки, были приняты фармацевтическими компаниями и производителями микропроцессоров. 

Финансирование для этого исследования в NYU - Poly было предоставлено​Управлением научных исследований ВВС США, научно-исследовательским бюро армии США, Департаментом энергетики США и Национальным научным фондом США. 

О политехническом институте Нью-Йоркского университета

Политехнический институт Нью-Йоркского университета (ранее политехнический университет), филиал Нью-Йоркского университета, является общеобразовательной школой инженерии, прикладной науки, техники и исследований, и уходит своими корнями в почти 160-летнюю традицию изобретений, инноваций и предпринимательства. Учреждение было основано в 1854 году и является второй старейшей частной инженерной школой. В дополнение к своему основному кампусу в Нью-Йорке на MetroTech Center в центре Бруклина, вуз также предлагает программы на сайтах по всем регионам США и всему миру. Нью-Йоркский университет имеет программы в Израиле, Китае и является неотъемлемой частью территории кампуса Нью-Йоркского университета в Абу-Даби (ОАЭ). Для получения дополнительной информации посетите www.poly.edu.

Ссылка

Эта история опубликована на основании материалов, любезно предоставленных пресс-службой Политехнического института Нью-Йоркского университета. Эти материалы могли быть изменены для содержания и длины текста. За дополнительной информацией обращаться к первоисточнику.

Nanofiber Breakthrough Holds Promise for Medicine and Microprocessors.
http://www.poly.edu/press-release/2012/02/29/nanofiber-breakthrough-holds-promise-medicine-and-microprocessors 

YouTube Видео

Название: Образовательное видео про Джин Монтклэйр и ее лабораторию на английском языке
Канал: Laura Newman