Ученые разработали «молекулярные дрели» для лечения кожных заболеваний

Молекулярные машины — это небольшие химические структуры, способные к механическим движениям, аналогичным их макроскопическим аналогам, за исключением того, что они имеют размеры от нанометров до субмикрометров.

В недавнем отчете группа ученых из США заявила, что они разработали новые миниатюрные машины, которые могут помочь врачам нацеливаться на лекарственно-устойчивые поражения кожи, просверлив сквозь слои эукариотических клеток.

Молекулярные машины есть везде. Организм человека использует макромолекулы, такие как АТФазы, для синтеза АТФ, ДНК-полимеразы для сборки новых нитей ДНК, а также динеины и кинезины для транспорта белка и других важных грузов. Область искусственного молекулярного машиностроения сосредоточена на разработке небольших органических соединений, способных решать механические задачи.

Нобелевская премия по химии 2016 года была присуждена трем пионерам в этой области, Жан-Пьеру Соважу, сэру Дж. Фрейзеру Стоддарту и Бернару Л. Феринга, в честь их исследований по разработке и синтезу молекулярных машин.

В текущем совместном проекте исследователи из Университета Райса, Университета Биола и Техасского центра медицинских исследований разработали пять различных конструкций молекулярных наномашин (МНМ), которые имеют общую особенность: при воздействии света определенной длины волны они могут вращаться подобно ручной дрели, некоторые быстро, а некоторые медленно.

Та же самая группа ранее проверила подобные MNM на синтетических клеточных мембранах, раковых клетках и бактериальных клетках, которые показали механические повреждения в своих экспериментах в пробирке. Текущее исследование было направлено на изучение того, какие разрушительные эффекты могут вызвать эти МНМ у трех многоклеточных организмов в пробирке, червей C. elegans, водяных блох и мышей.

Быстро вращающееся разнообразие «молекулярных движений» показало высокие потенциалы в качестве терапевтического устройства: они убили 70% испытуемого C. elegans и вызвали изменение цвета на их телах; что касается водяных блох, МНМ удалось снизить их активность в плавании, частоту сердечных сокращений и повредить их ткани; на мышах MNM наносили непосредственно на их кожу, что приводило к изъязвлению и микроразрушению в эпителиальной ткани.

Абстракция исследования

В пресс-релизе Джеймс Тур, химик и один из руководителей проекта, прокомментировал свое исследование: «Теперь это поднято на совершенно новый уровень. Работа здесь показывает, что целые организмы, такие как мелкие черви и водяные блохи могут быть убиты наномашинами, которые их просверливают. Это не просто гибель одной клетки, а всего организма, причем гибель клеток исчисляется миллионами».

Исследователи опубликовали свои результаты месяц назад в журнале ACS Applied Materials & Interfaces .

Вас также может заинтересовать:

Ученые создали органы размером в одну миллионную часть человеческого органа

3D-печать тканеподобных сосудистых структур