Kjemikere Designe undefined å hjelpe Capture Deadly Nerve Agents

Leveres uskadelig på spissen av en paraply eller en dørhåndtak, nerveagenter er tyngdepunktet, men dødelig. Ved å redusere muskelkontrollen for å puste, er sluttresultatet av disse kjemikaliernes kjemikalier kvælning i et smertefullt minutt.

Å håndtere disse ubehagelige forbindelsene har vanligvis krevd en blanding av kjemikalier, men ny forskning publisert i Kjemi - En europeisk tidsskrift legger ut en annen potensiell metode for forsvar mot disse typer våpen. Forskere ved Ohio State University nylig undersøkt muligheten for å bruke noe de kaller "molekylære kurver" for å fange nervemidler eller andre skadelige luftbårne agenter med fremtidig håp for biologisk bruk.

Hvordan fungerer disse "Molekylære kurver"?

Jovica Badjic, professor i kjemi og biokjemi ved Ohio State University, skapte designmolekylene i form av kurver. Hvert molekyl har en aminosyre på felgen som bidrar til å spesifisere hva kurven vil målrette. Når laget skinner ultrafiolett lys på disse molekylene, mister forbindelsene karbondioksidmolekyler, noe som tvinger kurven til å komme sammen og aggregere, plukke opp nervemidler underveis for å danne en kollektiv masse.

I tidligere forskning dannet disse lysaktiverte molekylene et lett avtagbart fast stoff. Selv om det er lovende i en tank med vann, er det ikke en god idé å skape et fast stoff i kroppen. I Badjics siste studie ble molekylære kurver med glutaminsyre bundet sammen som nanopartikler i stedet for et fast stoff. Fordi disse er små partikler (50-100 nm i diameter) og holdt i løsning, kunne de teoretisk bare passere gjennom en menneskekropp og gå ut uten problem.

Nanopartikler har fascinert forskningsmiljøet som et lovende verktøy for narkotikamisbruk - spesielt for å bekjempe kreft - i lang tid. I dette tilfellet, i stedet for å levere stoffer inn i kroppen, baserer Badjics nye molekylære kurv seg på å ta ut stoffet. Når raffinert, kan nanopartikler bli konsumert før de går inn i konfliktområder eller integreres i den nåværende behandlingscocktail.

Når det gjelder nerveagenser, er hastighet en viktig del av ligningen, da de kan handle om noen minutter eller spenne over dager.

"Jeg tror at den molekylære anerkjennelsesprosessen er ganske rask." Sier Badjic. "Hvis nanopartikler er i kroppen, senker du konsentrasjonen av nerver i løsningen, og du senker prosessen."

De molekylære kurver i applikasjonen ville løpe mot nerveagens mål å binde seg til enzymet acetylkolinesterase (AChE). Nerve agenter binder til AChE for å blokkere produksjonen av en nevrotransmitter som gjør at kroppen kan kommunisere med sine organer. Ved å samle nerveagene og piske dem bort før denne sammenhengen skjer, kan molekylære kurver enten forhindre eller redusere intensiteten av dette angrepet i kroppen, som baner vei for de andre legemidlene, slik som diazepam og midazolam (antikonvulsiva midler) for å fullføre slag.

Badjics molekyler kan også ha en bruk når kroppen ikke er under en toksisk nedtelling. Nervemidler og plantevernmidler deler faktisk en lignende molekylær struktur - tilsvarende nok at molekylære kurver kunne hente dem også.

"Det er om 200.000 dødsfall per år på grunn av plantevernmidler.", Sier Badjic. "Dette er også et alvorlig problem som må løses." Mens det ikke er så nær så giftig som nervemidler, spiller plantevernmidler et langsiktig spill, da de er knyttet til sykdommer som kreft og Alzheimers sykdom.

Hva kommer så?

"Jeg vil virkelig gjerne se hvordan molekylære kurver virker i biologiske systemer," sier Badjic. Laget bekreftet allerede at nanopartikler fungerer i urin; Blod er det neste miljøet som skal testes, selv om testing av individuelle løsninger er fortsatt fjernt fra fulle biologiske paneler.

I fremtiden kan Badjic imagines hule nanopartikler gi både nerve-agent-cocktail og samle restene til å bære utenfor kroppen.

"Jeg er spent på utfallet," sier Badjic. "Jeg vil bare ikke komme for langt framover."