Skip to main content

Vízben oldott cukrokhoz kötődő nanokapszulák

Megjelent: 2017. október 05.

Tokyo TeckA kutatókat világszerte foglalkoztatja olyan szintetikus receptorok kifejlesztése, amelyek képesek felismerni biológiailag fontos molekulákat. Bár már sok próbálkozás történt olyan fehérjemolekulák kidolgozására, amelyek képesek hidrogénkötés felhasználásával a vízben oldott cukor jelenlétét detektálni, csak nagyon kevés kísérlet járt sikerrel, főként a vízmolekulák zavaró hatása miatt.

 

Most azonban egy japán kutatócsoport vadonatúj megközelítéssel oldotta meg a problémát. „A felismerőrendszerünk a CH-π kölcsönhatásoknak nevezett speciális kapcsolódási módszeren alapul” – nyilatkozta Michito Yoshizawa, aki társszerzőjével, Masahiro Yamashina-val együtt a Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) kutatója. – „Tudomásunk szerint ezzel a kölcsönhatással működő rendszert eddig még senki sem fejlesztett korábban”. Olyan molekuláris „kapszulát” dolgoztak ki, amelynek mérete 1 nm nagyságrendű. Ennek belső mérete éppen megfelelő arra, hogy befogadjon egy közel 1 nm- átmérőjű, gömb alakú cukormolekulát. A kutatócsoport egy korábbi, az „önfelépítő” molekulákra vonatkozó kutatási eredményére alapozva hozták létre a cukormolekulát befogadó üreggel rendelkező nanostruktúrát, amelynek külső burkolatát aromatikus panelek (hattagú, gyűrűszerkezetű CH molekulák) alkotják. A kapszulát képező anyagba két fémiont és négy fém-szerves kötést beépítve, majd ezt híg vizes cukoroldatba helyezve a kutatók azt találták, hogy nagy mennyiségben jött létre kötődés a cukormolekulák és a kapszulaszerű nanoszerkezetek között. Ezt proton-mágneses rezonancián alapuló mérésekkel és tömegspektrográfiával is igazolni lehetett. Yoshizawa hozzáteszi: 

„A kapszulákat könnyű előállítani és kezelni, és nagyon nagy a stabilitásuk.” Kísérleteket végeztek annak kiderítésére, milyen típusú cukrokkal jön létre kötődés. A kapszula nem lép kölcsönhatásba monoszacharidokkal (mint a szőlő- és gyümölcscukrok), a közönséges diszacharidok (például répa-, tej- és malátacukrok) elegyéből kizárólag a répacukorhoz kötődik. Ez azért jelentős felismerés, mert például a répa-, tej- és malátacukor ugyanannyi szén- és hidrogénatomból áll, csak a konfigurációjuk különbözik, mégis egyértelműen, 100%-osan szelektív a répacukor-molekulára. A kutatók kísérleteket folytattak mesterséges édesítőszerekkel is, és azt találták, hogy a kötődés annál hatékonyabb, minél édesebbnek érezzük a vizsgált anyagot (például az aszpartám 200-szor jobban édesít a répacukornál). Ezért a módszert arra is alkalmasnak látják, hogy az élelmiszeripar részére a jelenlegi kutatási módszereknél költséghatékonyabban fejlesszenek ki még hatékonyabb édesítőszereket. A jövőben Yoshizawa lehetségesnek látja, hogy változatos alakú és méretű, „tervezett nanokapszulákat” állítsanak elő, amelyeket az orvostudomány és a környezettechnológia bioszenzorokként hasznosíthat.
(forrás: Tokyo Tech sajtóközlemény)