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科學家開發糖衣納米片以選擇性靶向病原體
一種類肽納米片的分子模型，顯示與志賀毒素結合的糖（橙色）中的環結構（在右上角顯示為五色結合結構）。研究人員開發了一種創建超薄自組裝片的合成材料工藝，該工藝可以像設計師飛虱一樣選擇性地與病毒，細菌和其他病原體結合。
通過這種方式，由美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的科學家領導的團隊開發的新平台可用於滅活或檢測病原體。
該團隊還包括來自紐約大學的研究人員，他們在伯克利實驗室的分子鑄造廠（納米科學中心）創建了合成納米片，用自組裝的生物啟發聚合物（稱為擬肽）進行合成。這項研究本月早些時候在ACS Nano雜誌上發表。
這些片材被設計為沿著它們的表面以圖案化的方式呈現簡單的糖，並且這些糖反過來被證明選擇性地與幾種蛋白質結合，包括與引起痢疾的志賀毒素相關的一種蛋白質。因為我們的細胞外部是平坦的並且被糖覆蓋，所以這些2-D納米片可以有效地模擬細胞表面。
「它不僅僅是一個”鎖和鑰匙” – 它就像Velcro一樣，帶有一些小環，它們聚集在目標蛋白質上，」負責該研究的Molecular Foundry的科學家Ronald Zuckermann說。「現在我們可以模仿生物學中無處不在的納米級特徵。」
類肽納米片的3-D印刷模型，顯示圖案化的糖排。
他指出，從流感病毒到霍亂菌的許多病原體都與細胞表面的糖結合。因此，選擇合適的糖與擬肽納米片結合，以正確的分布，可以確定哪些病原體將被吸引到它們。
「我們所做的化學反應非常模塊化，」Zuckermann補充道。「我們可以”點擊”不同的糖，並將它們呈現在一個明確的平面上，我們可以控制它們之間的距離，我們可以用幾乎任何糖來做到這一點。」
他說，與天然生物分子相比，類肽平台也更加堅固和穩定，因此它可能被部署到野外進行生物試劑的測試，例如軍事人員和應急人員。
而類肽 – 類似於生物學中的氨基酸鏈的肽 – 是便宜且易於製造的聚合物。
Zuckermann說：「指導分子自發組裝成糖衣片的化學信息在其合成過程中被編程到每個分子中。「這項工作證明了我們能夠通過直接控制聚合物序列來輕鬆設計複雜的仿生納米結構。」
代表志賀毒素蛋白質亞基的3-D帶模型。細菌產生的毒素在人體內引起痢疾。
的糖包被的納米片在液體溶液製備。Zuckermann表示，如果納米片用於保護某人免於接觸病原體，他可以設想使用含有病原體結合納米片的鼻腔噴霧劑。
納米片還可能用於環境清理以中和特定的毒素和病原體，並且片層可能被擴大以靶向病毒如埃博拉病毒和細菌如大腸桿菌和其他病原體。
在最新的研究中，研究人員證實，通過在熒光片中嵌入熒光染料並將另一種熒光染料附著在目標蛋白上，可以成功與靶向蛋白結合。顏色變化表明蛋白質與納米片結合。
這種顏色變化的強度也可以指導研究人員改進它們，並發現可以靶向特定病原體的新納米片。
