21:50 2023-02-07
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Biosenzorul ar putea duce la noi medicamente, organe senzoriale pe un cip
_ Biosenzorul ar putea duce la noi medicamente, organe senzoriale pe un cip
Un biosenzor sintetic care imită proprietățile găsite în membranele celulare și oferă o citire electronică a activității ar putea duce la o mai bună înțelegere a biologiei celulare, la dezvoltarea de noi medicamente și la crearea de organe senzoriale pe un cip capabil să detecteze substanțele chimice, similar modului în care funcționează nasurile și limbile.
Un studiu, „Cell-Free Synthesis Goes Electric: Dual Optical and Electronic Biosensor vie Integrarea directă a canalului într-un electrod de membrană suportat”, a fost publicată pe 18 ianuarie în revista ACS Synthetic Biology.
Procesa de bioinginerie descrisă în lucrare folosește biologia sintetică pentru a recrea o membrană celulară și proteinele ei încorporate. , care sunt gardieni ai funcțiilor celulare. O platformă de detectare conducătoare permite o citire electronică atunci când o proteină este activată. Capacitatea de a testa dacă și cum o moleculă reacționează cu proteinele dintr-o membrană celulară ar putea genera o mulțime de aplicații.
Dar încorporarea proteinelor membranei în senzori a fost notoriu de dificilă până când autorii studiului au combinat senzorii bioelectronici cu un nou abordare de sinteză a proteinelor.
„Această tehnologie ne permite într-adevăr să studiem aceste proteine în moduri care ar fi incredibil de provocatoare, dacă nu imposibile, cu tehnologia actuală”, a spus primul autor Zachary Manzer, doctorand în laboratorul autorului principal Susan Daniel, profesor Fred H. Rhodes și director al Școlii de Inginerie Chimică și Biomoleculară Robert Frederick Smith de la Cornell Engineering.
Proteinele din membranele celulare îndeplinesc multe funcții importante, inclusiv comunicarea cu mediu, catalizarea reacțiilor chimice și mișcarea compușilor și a ionilor prin membrane. Când un receptor de proteină membranară este activat, ionii încărcați se deplasează printr-un canal membranar, declanșând o funcție în celulă. De exemplu, neuronii creierului sau celulele musculare se declanșează atunci când indicii de la nervi semnalează canalele încărcate cu ioni de calciu să se deschidă.
Cercetătorii au creat un biosenzor care începe cu un polimer conducător, cu care este moale și ușor de lucrat. , pe deasupra unui suport care acționează împreună ca un circuit electric care este monitorizat de un computer. Un strat de molecule de lipide (grăsime), care formează membrana, se află deasupra polimerului, iar proteinele de interes sunt plasate în lipide.
În această dovadă a conceptului, cercetătorii au creat un platformă fără celule care le-a permis să sintetizeze o proteină model direct în această membrană artificială. Sistemul are o tehnologie de citire dublă încorporată. Deoarece componentele senzorului sunt transparente, cercetătorii pot folosi tehnici optice, cum ar fi proteinele de inginerie care fluoresc atunci când sunt activate, ceea ce le permite oamenilor de știință să studieze elementele fundamentale prin microscop și să observe ce se întâmplă cu proteina însăși în timpul unui proces celular. De asemenea, ei pot înregistra activitatea electronică pentru a vedea cum funcționează proteina prin proiectarea inteligentă a circuitelor.
„Aceasta este într-adevăr prima demonstrație a utilizării sintezei fără celule a proteinelor transmembranare în biosenzori”, a spus Daniel. „Nu există niciun motiv pentru care nu am fi capabili să exprimăm multe tipuri diferite de proteine în această platformă generală.”
În prezent, cercetătorii au folosit proteine crescute și extrase din celule vii pentru aplicații similare, dar având în vedere acest lucru În avans, utilizatorii nu vor trebui să crească proteine în celule și apoi să le recolteze și să le înglobeze în platforma membranei. În schimb, le pot sintetiza direct din ADN, șablonul de bază pentru proteine.
„Putem ocoli întregul proces al celulei ca fabrica care produce proteina”, a spus Daniel, „și biofabricarea proteinelor. noi insine."
Cu un astfel de sistem, un chimist interesat de o anumită proteină implicată într-o boală ar putea curge molecule potențial terapeutice prin proteina respectivă pentru a vedea cum răspunde. Sau un om de știință care dorește să creeze un senzor de mediu ar putea plasa pe platformă o anumită proteină care este sensibilă la o substanță chimică sau la un poluant, cum ar fi cele găsite în apa lacului.
„Dacă te gândești la nasul tău sau limba ta, de fiecare dată când miroși sau gusti ceva, canalele ionice se declanșează”, a spus Manzer. Oamenii de știință ar putea acum să ia proteinele care sunt activate atunci când mirosim ceva și să traducă rezultatele în acest sistem electronic pentru a detecta lucruri care ar putea fi nedetectabile cu un senzor chimic.”
Noul senzor deschide ușa pentru farmacologi pentru cercetare. cum să creați medicamente pentru durere non-opioide sau medicamente pentru tratarea bolii Alzheimer sau Parkinson, care interacționează cu proteinele membranei celulare.
Comentarii:
Adauga Comentariu