Kemičari Projektiranje nedefinirano za pomoć pri snimanju smrtonosnih agensa živaca

Isporučeno neškodljivo na vrh kišobrana ili kvake, živčani agenti su simbol tihog, ali smrtonosnog. Prekidanjem mišićne kontrole disanja, krajnji rezultat tih agensa kemijskog ratovanja je gušenje u nekoliko bolnih minuta.

Suočavanje s tim neugodnim spojevima obično zahtijeva koktel kemikalija, ali nova istraživanja objavljena u Kemija - Europski časopis izlaže još jednu potencijalnu metodu obrane protiv tih vrsta oružja. Znanstvenici sa Državnog sveučilišta Ohio nedavno su istražili mogućnost upotrebe nečega što nazivaju "molekularnim košarama" kako bi uhvatili živčane agense ili druge štetne zračne agense s nadom u biološku uporabu.

Kako funkcioniraju ove "molekularne košare"?

Jovica Badjić, profesor kemije i biokemije na Državnom sveučilištu Ohio, stvorio je dizajnerske molekule u obliku košara. Svaka molekula ima aminokiselinu na rubu koja pomaže u određivanju cilja košare. Kada tim obasjava ultraljubičasto svjetlo na tim molekulama, spojevi gube molekule ugljičnog dioksida, što prisiljava košaru da se spoji i skupi, skupljajući živčane agense na putu do stvaranja kolektivne mase.

U prethodnim istraživanjima, ove svjetlosno aktivirane molekule stvorile su lako uklonjivu krutinu. Iako obećava u spremniku vode, stvaranje čvrste tvari u tijelu nije dobra ideja. U najnovijoj Badjićevoj studiji, molekularne košare s glutaminskom kiselinom su se skupile kao nanočestice umjesto krute tvari. Budući da su to sitne čestice (promjera 50-100 nm) i ostale u otopini, teoretski bi mogle proći kroz ljudsko tijelo i izaći bez problema.

Nanočestice su fascinirale istraživačku zajednicu kao obećavajuće sredstvo za isporuku lijekova - osobito u borbi protiv raka - dugo vremena. U ovom slučaju, umjesto da isporučuje tvari u tijelo, Badjićeva nova molekularna košarica se iskorištava za uzimanje tvari. Nakon što se rafiniraju, nanočestice se mogu konzumirati prije ulaska u konfliktna područja ili biti integrirane u trenutni koktel liječenja.

Kada su u pitanju nervni agensi, brzina je važan dio jednadžbe, jer mogu djelovati u nekoliko minuta ili u rasponu od nekoliko dana.

"Vjerujem da je molekularni proces prepoznavanja prilično brz", kaže Badjić. "Ako su nanočestice već u tijelu, smanjujete koncentraciju živčanih sredstava u otopini i usporavate proces."

Molekularne košare u primjeni trkale bi se protiv cilja živčanog agensa da se vežu za enzim acetilkolinesterazu (AChE). Nervni agenti se vežu za AChE da blokiraju proizvodnju neurotransmitera koji omogućuje tijelu da komunicira sa svojim organima. Sakupljanjem živčanih agensa i njihovom odvajanjem prije nego što se to dogodi, molekularne košare mogu ili spriječiti ili smanjiti intenzitet ovog napada u tijelu, utirući put za druge lijekove, kao što su diazepam i midazolam (antikonvulzivi), kako bi završili bitka.

Badjićeve molekule također se mogu koristiti kada tijelo nije pod toksičnim odbrojavanjem. Živčani agensi i pesticidi zapravo imaju sličnu molekularnu strukturu - dovoljno sličnu da ih mogu pokupiti i molekularne košare.

"Zbog pesticida godišnje umre oko 200.000 ljudi", kaže Badjić. "To je također ozbiljan problem koji se mora riješiti." Dok se ne nalaze u blizini otrova kao što su živčani agensi, pesticidi igraju dugotrajnu igru ​​jer su povezani s bolestima poput raka i Alzheimerove bolesti.

Što slijedi?

"Stvarno bih volio vidjeti kako molekularne košare djeluju u biološkim sustavima", kaže Badjić. Tim je već potvrdio da nanočestice djeluju u mokraći; krv je sljedeća okolina za testiranje, iako je testiranje pojedinačnih rješenja još uvijek daleko od punih bioloških panela.

U budućnosti, Badjić zamišlja kako šuplje nanočestice mogu isporučiti koktel živčanog agensa i sakupiti ostatke za nošenje izvan tijela.

"Uzbuđen sam zbog ishoda", kaže Badjić. "Ne želim se previše približavati."