Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Phương pháp mới chế tạo sợi nano tự lắp ráp (07/08/2014)

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Carnegie Mellon đã phát triển một phương pháp mới chế tạo các cấu trúc nano protein/polyme tự lắp ráp tương tự như sợi được tìm thấy trong các tế bào sống. Nghiên cứu đem lại một cách tiếp cận mới đầy hứa hẹn cho các vật liệu dẫn thuốc và các ứng dụng kỹ thuật mô.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Carnegie Mellon đã phát triển một phương pháp mới chế tạo các cấu trúc nano protein/polyme tự lắp ráp, tương tự như sợi được tìm thấy trong các tế bào sống. Ảnh: Đại học Carnegie Mellon

Tomasz Kowalewski, Giáo sư hóa học tại Đại học Carnegie Mellon cho biết: “Bằng cách bổ sung thêm các mối liên kết mềm dẻo vào các phân tử protein, chúng tôi có thể tạo ra một loại chất kết tụ hoàn toàn mới. Những chất kết tụ này có thể hoạt động như một loại vật liệu cấu trúc mà bạn có thể đính kèm các tải trọng khác nhau, chẳng hạn như các loại thuốc. Trong tự nhiên, loại protein này không giống với vật liệu cấu trúc”.

Các khối kiến thiết của sợi là một vài phân tử protein huỳnh quang xanh (green fluorescent protein - GFP) được sửa đổi liên kết với nhau bằng một quá trình được gọi là click chemistry. Một phân tử GFP bình thường thường không liên kết với các phân tử GFP khác để tạo thành sợi. Nhưng khi các nhà nghiên cứu sửa đổi các phân tử GFP và gắn vào chúng các mối liên kết PEO-dialkyne, họ nhận thấy các phân tử GFP tự lắp ráp thành sợi dài. Quan trọng hơn, các sợi này tháo rời sau khi  tiếp xúc với sóng âm thanh và sau đó lắp ráp lại trong một vài ngày. Các hệ thống có dạng sợi tự lắp ráp như vậy đã được các nhà khoa học tìm kiếm từ lâu để sử dụng trong các ứng dụng như kỹ thuật mô, dẫn thuốc, lò phản ứng nano và chụp ảnh. Nhóm nghiên cứu quan sát các sợi trên bằng kính hiển vi ánh sáng đồng tiêu, xác nhận sự lắp ráp của chúng bằng cách sử dụng tán xạ ánh sáng động lực học và nghiên cứu hình thái học của chúng bằng kính hiển vi lực nguyên tử (AFM). Nhóm nghiên cứu cũng quan sát thấy các sợi phát huỳnh quang, cho thấy các phân tử GFP vẫn giữ lại cấu trúc 3-D của chúng khi liên kết với nhau.

Để xác định quá trình nào điều khiển quá trình tự lắp ráp, nhóm nghiên cứu chạy một mô phỏng máy tính quá trình tự lắp ráp của các phân tử GFP sử dụng kỹ thuật động lực hạt tiêu tán, một phương pháp động lực học phân tử hạt thô. Mô phỏng này xác nhận xu hướng của GFP sửa đổi để tạo thành sợi và tiết lộ rằng quá trình tự lắp ráp được thúc đẩy bởi sự tương tác của các miếng vá kỵ nước trên bề mặt của các phân tử GFP. Ngoài ra, các sợi mô phỏng của nhóm nghiên cứu tương ứng chặt chẽ với những gì nhóm đã quan sát bằng cách chụp ảnh AFM. Các nhà nghiên cứu cho biết, hệ thống protein-polyme này đem lại một đối tượng lắp ráp tự động rất chính xác, do đó họ có thể gắn các tải trọng khác nhau vào các vị trí chính xác.

Nguồn: www.vista.vn (Theo Scitechdaily