23. január 2024.
Az élő sejtekben és azok körül létező töltött membránok erősen taszítják a bejövő nanométer méretű részecskéket – különösen azokat, amelyek kis elektromos töltéssel rendelkeznek, vagy nincsenek.
A membránok által generált intenzív elektromos tér, valamint a kis töltött molekulák sűrű tömege, amelyet a mező vonz, létrehozza ezt a taszító erőt.
Az alapvető felfedezés hatással lehet a gyógyszeres kezelések tervezésére és lebonyolítására, amelyek gyakran a membránokat célzó nanoméretű molekulák köré épülnek.
A sejtmembránok erőteljes elektromos tér gradienseket hoznak létre, amelyek nagymértékben felelősek a nanoméretű részecskék, például a fehérjék visszaszorításáért a sejt felszínéről – ez a taszítás különösen a töltetlen nanorészecskéket érinti. Ezen a vázlatos rajzon egy negatív töltésű membrán (felül, pirossal) vonzza a kis, pozitív töltésű molekulákat (lila körök), amelyek összetorlaszolják a membránt, és egy sokkal nagyobb, semleges nanorészecskét (rózsaszín) tolnak el. (Kép: N. Hanacek/NIST)
(Nanowerk News) A sejtjeinket körülvevő szerény membránok meglepő szupererővel bírnak: el tudják taszítani azokat a nanoméretű molekulákat, amelyek véletlenül megközelítik őket. A Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) tudósaiból álló csapat a természetesek viselkedését utánzó mesterséges membránok segítségével kitalálta, miért. Felfedezésük változást hozhat a sejtjeinket célzó számos gyógyszeres kezelés megtervezésében.
Kulcs elvezetések
A kutatás
A csapat megállapításai, amelyek a Journal of the American Chemical Society (“Charged Biological Membranes Repel Large Neutral Molecules by Surface Dielectrophoresis and Counterion Pressure”), megerősítik, hogy a sejtmembránok által generált erős elektromos mezők nagymértékben felelősek a nanoméretű részecskék taszításáért a sejt felszínéről. Ez a taszítás különösen a semleges, töltetlen nanorészecskéket érinti, részben azért, mert az elektromos tér által vonzott kisebb, töltött molekulák összetorlják a membránt, és eltávolítják a nagyobb részecskéket. Mivel sok gyógyszeres kezelés fehérjék és más nanoméretű részecskék köré épül, amelyek a membránt célozzák, a taszítás szerepet játszhat a kezelések hatékonyságában. Az eredmények az első közvetlen bizonyítékot szolgáltatják arra, hogy az elektromos mezők felelősek a taszításért. David Hoogerheide, a NIST munkatársa szerint a hatás nagyobb figyelmet érdemel a tudományos közösség részéről. "Ez a taszítás, valamint a kisebb molekulák által kifejtett torlódás valószínűleg jelentős szerepet játszik abban, hogy a gyenge töltésű molekulák hogyan lépnek kölcsönhatásba a biológiai membránokkal és más töltött felületekkel" - mondta Hoogerheide, a NIST Neutron Központ fizikusa. Research (NCNR) és a tanulmány egyik szerzője. "Ez hatással van a gyógyszertervezésre és -szállításra, valamint a részecskék viselkedésére zsúfolt környezetben nanométeres léptékben." A membránok szinte minden sejttípusban határokat képeznek. A sejtnek nemcsak külső membránja van, amely tartalmazza és védi a belsőt, hanem gyakran vannak benne más membránok is, amelyek olyan organellumok részeit alkotják, mint a mitokondriumok és a Golgi-készülék. A membránok megértése fontos az orvostudomány számára, nem utolsósorban azért, mert a sejtmembránban elhelyezkedő fehérjék gyakori gyógyszercélpontok. Egyes membránfehérjék olyan kapuk, amelyek szabályozzák, hogy mi kerüljön be és mi kerüljön ki a sejtbe. Az ezekhez a membránokhoz közeli régió forgalmas hely lehet. Különböző molekulák ezrei zsúfolják egymást és a sejtmembránt – és amint azt mindenki tudja, aki megpróbált átnyomulni a tömegen, ez nehéz lehet. A kisebb molekulák, például a sók viszonylag könnyen mozognak, mert szűkebb helyekre is elférnek, de a nagyobb molekulák, például a fehérjék mozgása korlátozott. Ez a fajta molekuláris zsúfoltság nagyon aktív tudományos kutatási témává vált, mondta Hoogerheide, mert valós szerepet játszik a sejt működésében. A sejt viselkedése a sejtes „leves” összetevőinek finom kölcsönhatásától függ. Most úgy tűnik, hogy a sejtmembránnak is lehet hatása, méret és töltés szerint rendezi a közeli molekulákat. – Hogyan hat a zsúfoltság a cellára és annak viselkedésére? ő mondta. „Hogyan rendeződnek el például a molekulák ebben a levesben a sejtben, és ezek egy része elérhetővé válik biológiai funkciók számára, míg mások nem? A membrán hatása változást hozhat.” Míg a kutatók általában elektromos mezőket használnak a molekulák mozgatására és szétválasztására – ezt a technikát dielektroforézisnek nevezik –, a tudósok kevés figyelmet szenteltek ennek a hatásnak a nanoméretben, mert rendkívül erős mezőre van szükség a nanorészecskék mozgatásához. De az erős mezőket egy elektromosan töltött membrán generálja. "Az elektromos mező közvetlenül a membrán közelében sós oldatban, mint amilyet a testünk termel, elképesztően erős lehet" - mondta Hoogerheide. „Erőssége gyorsan csökken a távolsággal, és nagy térgradienseket hoz létre, amelyekről úgy gondoltuk, hogy taszíthatják a közeli részecskéket. Tehát neutronsugarat használtunk, hogy megvizsgáljuk.” A neutronok képesek megkülönböztetni a hidrogén különböző izotópjait, és a csapat kísérleteket tervezett, amelyek a membrán hatását vizsgálták a közeli PEG molekulákra, egy olyan polimerre, amely töltés nélküli nanoméretű részecskéket képez. A hidrogén a PEG egyik fő alkotóeleme, és a membrán és a PEG nehézvizes oldatába merítve – amely a közönséges víz hidrogénatomjai helyett deutériumból készül – a csapat meg tudta mérni, hogy a PEG-részecskék milyen közel kerültek a membránhoz. Az NCNR-ben neutronreflexióként ismert technikát, valamint az Oak Ridge National Laboratory műszereit alkalmazták. A molekuladinamikai szimulációkkal együtt a kísérletek felfedték az első bizonyítékot arra vonatkozóan, hogy a membránok erőteljes térgradiensei voltak a felelősek a taszítás mögött: A PEG molekulák erősebben taszították a töltött felületeket, mint a semleges felületekről. Noha a leletek nem fednek fel alapvetően új fizikát, Hoogerheide szerint jól ismert fizikát mutatnak be egy váratlan helyen, és ez arra ösztönzi a tudósokat, hogy vegyenek észre – és vizsgálják tovább. "Ezt hozzá kell adnunk ahhoz, hogy megértsük, hogyan hatnak egymásra a dolgok nanoméretben" - mondta. „Bemutattuk ennek az interakciónak az erejét és jelentőségét.- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64486.php
- :van
- :is
- :nem
- :ahol
- 10
- 23
- 7
- 8
- 9
- a
- Szerint
- aktív
- hozzá
- érint
- Minden termék
- mentén
- Amerikai
- an
- és a
- bármilyen
- bárki
- megjelenik
- Megjelenik
- megközelítés
- VANNAK
- körül
- mesterséges
- AS
- At
- figyelem
- vonzza
- szerzők
- elérhető
- el
- öböl
- BE
- mert
- válik
- viselkedés
- mögött
- között
- biológia
- testületek
- határait
- épült
- elfoglalt
- de
- by
- hívott
- TUD
- sejt
- Cellák
- sejtes
- Központ
- díj
- töltött
- kémiai
- körök
- szorosan
- általában
- közösség
- megerősít
- alkotó
- tartalmaz
- tudott
- teremt
- létrehozása
- tömeg
- zsúfolt
- találka
- David
- átadó
- kézbesítés
- igazolták
- sűrű
- függ
- érdemel
- Design
- tervezett
- tervezés
- különbség
- különböző
- közvetlen
- felfedezés
- távolság
- különbséget tesz
- do
- nem
- rajz
- gyógyszer
- dinamika
- minden
- könnyű
- hatás
- hatékonyság
- elektromos
- ösztönzése
- környezetek
- különösen
- bizonyíték
- példa
- létezik
- kísérletek
- feltárása
- feltárt
- rendkívüli módon
- Vízesés
- messze
- mező
- Fields
- mintás
- megállapítások
- vezetéknév
- legelső
- megfelelő
- A
- Kényszer
- forma
- formák
- gyakori
- ból ből
- funkciók
- alapvető
- alapvetően
- további
- Gates
- generál
- generál
- kap
- megy
- színátmenetek
- nagyobb
- történik
- megtörténik
- Legyen
- he
- nehéz
- Hogyan
- HTTPS
- szerény
- hidrogén
- kép
- következményei
- fontos
- in
- Beleértve
- Bejövő
- összetevők
- belső
- Intézet
- eszközök
- kölcsönhatásba
- kölcsönhatás
- belső
- bele
- vizsgálja
- izotópok
- IT
- ITS
- maga
- jpg
- éppen
- Tart
- ismert
- tudja
- laboratórium
- nagy
- nagymértékben
- nagyobb
- legkevésbé
- mint
- Valószínű
- Korlátozott
- kis
- élő
- néz
- készült
- fontos
- csinál
- Gyártás
- sok
- intézkedés
- orvosi
- Középső
- esetleg
- A mitokondriumok
- molekuláris
- több
- mozog
- mozgások
- sok
- nemzeti
- Természetes
- Közel
- közel
- Szükség
- negatívan
- Semleges
- neutronok
- Új
- nst
- nem
- nevezetesen
- Értesítés..
- Most
- tölgy
- Oak Ridge Nemzeti Laboratórium
- of
- kedvezmény
- gyakran
- on
- ONE
- azok
- csak
- or
- rendes
- Más
- Egyéb
- mi
- ki
- fizetett
- rész
- alkatrészek
- Szeg
- Fizika
- rózsaszín
- Hely
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- játszani
- játszik
- polimer
- pozitívan
- erős
- nyomás
- gyárt
- védi
- Fehérjék
- ad
- Nyomja
- gyorsan
- való Világ
- Piros
- vidék
- Szabályoz
- összefüggő
- relatív
- kutatás
- kutatók
- felelős
- mutatják
- Revealed
- jobb
- Szerep
- Mondott
- Skála
- Tudomány
- tudományos
- Tudományos kutatás
- tudósok
- különálló
- kellene
- előadás
- jelentőség
- jelentős
- szimulációk
- óta
- Méret
- kicsi
- kisebb
- So
- megoldások
- néhány
- foltok
- szabványok
- erő
- erős
- erősen
- ilyen
- szuperhatalom
- felületi
- meglepő
- Vesz
- tart
- cél
- célok
- csapat
- technika
- Technológia
- mint
- hogy
- A
- azok
- Őket
- Ott.
- Ezek
- ők
- dolgok
- ezt
- ezer
- Keresztül
- szorosabb
- nak nek
- együtt
- is
- felső
- téma
- kemény
- kezelések
- kipróbált
- típusok
- megértés
- Váratlan
- használ
- használt
- segítségével
- nagyon
- Víz
- we
- JÓL
- jól ismert
- voltak
- Mit
- ami
- míg
- WHO
- miért
- val vel
- zephyrnet