Maaaring gayahin ng synthetic uhog ang totoong bagay – kabilang ang natatanging mga katangian ng antimicrobial

Ang mga mananaliksik sa MIT ay lumikha ng mga synthetic mucins na may isang polymer backbone na mas malapit na ginaya ang istraktura at pag-andar ng natural na mga mucins na nangyayari. Kredito: Jose-Luis Olivares, MIT, na may mga imahe mula sa iStockphoto

Isang MAY Ang koponan ay lumikha ng mga polymer na kinopya ang istraktura ng mga mucins, molekula na nagbibigay sa uhog ng natatanging mga antimicrobial na katangian.

Ang uhog ay hindi lamang isang palatandaan ng sakit, ito ay isang kritikal na bahagi ng panlaban ng ating katawan laban sa sakit. Ang aming mga katawan ay gumagawa ng higit sa isang litro ng madulas na materyal araw-araw at sumasakop sa isang lugar na higit sa 400 square meter upang maharang at maalis ang sandata ng mga microbial invaders.

Ang uhog ay gawa sa mga mucin – mga protina na pinalamutian ng mga molekula ng asukal. Maraming mga siyentipiko ang sumusubok na lumikha ng mga synthetic na bersyon ng mga mucins sa pag-asang kinopya ang kanilang mga kapaki-pakinabang na katangian. Sa isang bagong pag-aaral, ang mga mananaliksik ng MIT ay lumikha ngayon ng mga synthetic mucins na may isang polymer backbone na mas malapit na gayahin ang istraktura at pag-andar ng natural na mga mucins na nangyayari. Ipinakita rin ng koponan na ang mga synthetic mucins na ito ay maaaring mabisa nang epektibo ang lason na bakterya na sanhi ng cholera.

Ang mga natuklasan ay maaaring makatulong sa mga siyentipiko na makakuha ng isang mas mahusay na ideya kung anong mga katangian ng mga mucins ang nag-aambag sa iba’t ibang mga pag-andar, lalo na ang kanilang mga antimicrobial function, sabi ni Laura Kiessling, isang propesor ng kimika sa Novartis sa MIT. Ang pagkopya ng mga pagpapaandar na ito sa mga gawa ng tao na mucins ay maaaring huli na humantong sa mga bagong paggamot o pag-iwas sa mga nakakahawang sakit, at ang mga naturang materyal ay maaaring mas malamang na humantong sa uri ng paglaban na nangyayari sa mga antibiotics.

Ang mga istraktura ng mucin ng bituka, laway ng laway at mucic ng gastric

Ang mga atomic force microscopy na imahe na ito ay nagpapakita ng mga istraktura ng bituka mucin ng mga baboy, mucin sa laway at mucin sa tiyan (mula kaliwa hanggang kanan). Kredito: Mga imahe sa kabutihang loob ng mga mananaliksik

“Gusto talaga naming maunawaan ang mga katangian ng mga mucins na mahalaga sa kanilang pagpapaandar, at tularan sila upang ma-block mo ang mga pathway ng pagkabulok sa mga microbes,” sabi ni Kiessling, nangungunang may-akda ng bagong pag-aaral.

Ang laboratoryo ng Kiessling ay nagtulungan sa proyektong ito kasama si Katharina Ribbeck, propesor ng biological engineering na si Mark Hyman, Jr. at Richard Schrock, Propesor Emeritus ng Chemistry sa FG Keyes, na sila rin ang may-akda ng artikulo. Ang pangunahing mga may-akda ng artikulo, na lilitaw ngayon sa ACS Central Science, ay dating mag-aaral na nagtapos ng MIT na si Austin Kruger at opisyal ng postdoctoral ng MIT na si Spencer Brucks.

May inspirasyon ng uhog

Si Kiessling at Ribbeck ay sumali sa puwersa upang subukang lumikha ng mga materyales na inspirasyon ng uhog sa 2018, na pinondohan ng isang bigay mula kay Propesor Amar G. Bose. Ang pangunahing mga bloke ng pagbuo ng uhog ay mga mucin – mahabang protina na tulad ng brush na may maraming mga molekulang asukal na tinatawag na glycans. Natuklasan ng Ribbeck na ang mga mucins na ito ay nakakagambala sa maraming mga pangunahing pag-andar ng mga nakakahawang bakterya, kabilang ang kanilang kakayahang maglihim ng mga lason, makipag-usap sa bawat isa, at magbigkis sa mga ibabaw ng cell.

Ang mga tampok na ito ay humantong sa maraming mga siyentipiko upang tangkain na makabuo ng mga artipisyal na bersyon na maaaring makatulong na maiwasan o gamutin ang impeksyon sa bakterya. Gayunpaman, ang mga mucins ay napakalaki na naging mahirap na tumpak na magtiklop ng kanilang istraktura. Ang bawat mucin polymer ay may mahabang gulugod na binubuo ng libu-libo mga amino acidat maraming iba’t ibang mga glycan ay maaaring naka-attach sa mga tinik na ito.

Sa isang bagong pag-aaral, nagpasya ang mga mananaliksik na mag-focus sa gulugod ng polimer. Upang subukang gayahin ang istraktura nito, gumamit sila ng isang reaksyon na tinatawag na ring-opening metathesis polymerization. Sa panahon ng ganitong uri ng reaksyon, bubukas ang singsing na naglalaman ng carbon upang makabuo ng isang linear na molekula na naglalaman ng isang carbon-carbon double bond. Ang mga molekulang ito ay maaaring pagsamahin upang makabuo ng mahabang polimer.

Noong 2005, ibinahagi ni Schrock ang Nobel Prize sa Chemistry para sa kanyang gawain sa pagbuo ng mga catalista na maaaring humimok ng ganitong uri ng reaksyon. Nang maglaon ay bumuo siya ng isang katalista na maaaring magbigay ng isang tukoy na “cis” na pagsasaayos ng mga produkto. Ang bawat carbon atomo sa isang dobleng bono kadalasan ay mayroong isa pang pangkat ng kemikal na nakakabit dito at sa pagsasaayos ng cis ang parehong mga grupo ay nasa parehong panig ng dobleng bono. Sa pagsasaayos ng “trans”, ang mga grupo ay nasa magkabilang panig.

Upang mabuo ang kanilang mga polimer, ang mga mananaliksik ay gumamit ng isang Schrock catalyst batay sa tungsten upang makabuo ng mga bersyon ng cis ng mucin mimetic polymers. Inihambing nila ang mga polimer na ito sa mga polimer na ginawa ng isa pang katalista na batay sa ruthenium na gumagawa ng mga bersyon ng trans. Nalaman nila na ang mga bersyon ng cis ay halos kapareho ng natural na mga mucins – iyon ay, nabuo sila ng napakahabang, nalulusaw sa tubig na mga polymer. Sa kaibahan, ang mga trans polymer ay bumuo ng mga globule na nagkakumpitensya sa halip na lumawak.

Ginaya ang mga mucins

Sinubukan din ng mga mananaliksik ang kakayahan ng mga synthetic mucins na gayahin ang mga pagpapaandar ng natural na mga mucins. Kapag tumambad sa lason na ginawa Vibrio cholerae, Natuklasan ng mga mananaliksik na ang mga pinahabang cis polymer ay mas mahusay na nakakakuha ng lason kaysa sa mga trans polymer. Sa katunayan, ang mga gawa ng tao na gayahin ng cis mucin ay mas epektibo kaysa sa natural na nagaganap na mga mucin.

Nalaman din ng mga mananaliksik na ang kanilang pinahabang polimer ay mas natutunaw sa tubig kaysa sa mga trans polymer, na maaaring gawing kapaki-pakinabang para sa mga aplikasyon tulad ng mga patak ng mata o mga moisturizer sa balat.

Ngayon na makakalikha sila ng mga synthetic mucins na mabisang gayahin ang totoong bagay, plano ng mga siyentista na pag-aralan kung paano nagbabago ang paggana ng mucin kapag ang iba’t ibang mga glycan ay nakakabit sa gulugod. Sa pamamagitan ng pagbabago ng komposisyon ng mga glycans, inaasahan nilang makabuo ng mga synthetic mucins na maaaring sugpuin ang mga masasamang landas ng iba’t ibang mga microbes.

“Kami ay nag-iisip ng mga paraan upang mas mahusay na gayahin ang mga mucins, ngunit ang pag-aaral na ito ay isang mahalagang hakbang sa pag-unawa kung ano ang nauugnay,” sabi ni Kiessling.

Bilang karagdagan sa bigyan ng Bose, ang pananaliksik ay pinondohan ng National Institute for Biomedical Imaging and Bioengineering, National Science Foundation, at National Institute for Allergies and Infectious Diseases.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.