Химики, проектирующие неопределенное, чтобы помочь захватить смертельные нервные агенты

Доставленные безвредно на кончик зонта или дверную ручку, нервные агенты являются воплощением тихого, но смертельного. Отключая мышечный контроль над дыханием, конечным результатом этих агентов химической войны является удушье в течение болезненных минут.

Для борьбы с этими неприятными соединениями обычно требуется смесь химических веществ, но новое исследование, опубликованное в Химия - европейский журнал излагает другой потенциальный метод защиты от этих видов оружия. Ученые из Университета штата Огайо недавно изучили возможность использования того, что они называют «молекулярными корзинами», для захвата нервных агентов или других вредных веществ, находящихся в воздухе, с надеждой на будущее для биологического использования.

Как работают эти «Молекулярные корзины»?

Йовица Баджич, профессор химии и биохимии в Университете штата Огайо, создала молекулы дизайнеров в форме корзин. У каждой молекулы есть аминокислота на оправе, которая помогает определить, на что будет нацеливаться корзина. Когда команда излучает ультрафиолетовый свет на эти молекулы, соединения теряют молекулы углекислого газа, что вынуждает корзину собираться и агрегировать, собирая нервные агенты на пути, чтобы сформировать коллективную массу.

В предыдущих исследованиях эти активированные светом молекулы образовывали легко удаляемое твердое вещество. Хотя многообещающе в резервуаре с водой, создание твердого тела внутри тела не является хорошей идеей. В последнем исследовании Баджича молекулярные корзины с глутаминовой кислотой сгруппировались в виде наночастиц вместо твердого вещества. Поскольку они представляют собой крошечные частицы (диаметром 50-100 нм) и остаются в растворе, теоретически они могут просто проходить через человеческое тело и выходить без проблем.

Наночастицы уже давно привлекают исследовательское сообщество как многообещающий инструмент для доставки лекарств, особенно для борьбы с раком. В этом случае, вместо того, чтобы доставлять вещества в организм, новая молекулярная корзина Баджича извлекает выгоду из удаления вещества. После очистки наночастицы можно употреблять перед входом в конфликтные зоны или включать в текущий лечебный коктейль.

Когда дело доходит до нервных агентов, скорость является важной частью уравнения, поскольку они могут действовать в считанные минуты или в течение нескольких дней.

«Я верю, что молекулярный процесс распознавания довольно быстрый», - говорит Баджич. «Если наночастицы уже находятся в организме, вы снижаете концентрацию нервных агентов в растворе и замедляете процесс».

Молекулярные корзины в применении будут конкурировать с целью нервного агента связываться с ферментом ацетилхолинэстеразой (AChE). Нервные агенты связываются с AChE, чтобы блокировать выработку нейротрансмиттера, который позволяет организму связываться с его органами. Собирая нервные агенты и удаляя их до того, как это соединение произойдет, молекулярные корзины могут либо предотвратить, либо уменьшить интенсивность этой атаки в организме, проложив путь для других лекарств, таких как диазепам и мидазолам (противосудорожные препараты), для завершения боевой.

Молекулы Баджича также могут быть полезны, когда организм не находится под токсическим отсчетом. Нервные агенты и пестициды на самом деле имеют схожую молекулярную структуру - достаточно схожую, чтобы молекулярные корзины могли их также подхватить.

«Ежегодно от пестицидов умирает около 200 000 человек», - говорит Баджич. «Это также серьезная проблема, которую необходимо решить». Несмотря на то, что пестициды далеко не так ядовиты, как нервные агенты, они играют в длительную игру, поскольку они связаны с такими болезнями, как рак и болезнь Альцгеймера.

Что будет дальше?

«Мне бы очень хотелось посмотреть, как молекулярные корзины работают в биологических системах», - говорит Баджич. Команда уже подтвердила, что наночастицы работают в моче; кровь является следующей средой для тестирования, хотя тестирование отдельных растворов еще далеко от полных биологических панелей.

В будущем Баджик воображает, что полые наночастицы могут одновременно доставлять коктейль с нервным агентом и собирать остатки, чтобы выносить их за пределы тела.

«Я взволнован результатом», - говорит Баджич. «Я просто не хочу идти слишком далеко вперед».