(PhysOrg.com) -- Een nieuwe methode voor het maken van nanovezels gemaakt van eiwitten, ontwikkeld door onderzoekers van het Polytechnic Institute of New York University (NYU-Poly), belooft de toedieningsmethoden van geneesmiddelen voor de behandeling van kanker aanzienlijk te verbeteren, hartaandoeningen en de ziekte van Alzheimer, evenals hulp bij de regeneratie van menselijk weefsel, bot en kraakbeen.

In aanvulling, anders toegepast, dezelfde ontwikkeling zou de weg kunnen wijzen naar nog kleinere en krachtigere microprocessors voor toekomstige generaties computers en consumentenelektronica.

De details worden uiteengezet in een artikel met de titel "Effecten van tweewaardige metalen op nanoscopische vezelvorming en herkenning van kleine moleculen van spiraalvormige eiwitten, " die online verschijnt in Geavanceerde functionele materialen . Auteur Susheel K. Gunasekar, een doctoraatsstudent in de afdeling Chemische en Biologische Wetenschappen van NYU-Poly, was de hoofdonderzoeker, en is een student van co-auteur Jin Montclare, universitair docent en hoofd van het departement Protein Engineering and Molecular Design Lab, waar het onderliggende onderzoek primair is uitgevoerd. Ook betrokken waren co-auteurs Luona Anjia, een afgestudeerde student, en professor Hiroshi Matsui, beide van de afdeling Scheikunde en Biochemie aan het Hunter College (The City University of New York), waar secundair onderzoek is gedaan.

Maar dit alles kwam bijna nooit naar voren, zegt professor Montclare, die uitlegt dat het pure "serendipiteit" was – een toevallige observatie van Gunasekar twee jaar geleden – die het onderzoek van het team inspireerde en tot belangrijke bevindingen leidde.

Tijdens een experiment waarbij bepaalde cilindervormige eiwitten werden bestudeerd die zijn afgeleid van kraakbeen-oligomeer matrixeiwit (COMP, voornamelijk gevonden in menselijk kraakbeen), Gunasekar merkte op dat in hoge concentraties, deze alfa-helix-coiled-coil-eiwitten kwamen spontaan samen en assembleerden zichzelf tot nanovezels. Het was een verrassende uitkomst, Montclare zegt, omdat van COMP helemaal niet bekend was dat het vezels vormde. "We waren erg enthousiast, " herinnert ze zich. "Dus we besloten een reeks experimenten te doen om te zien of we de vezelvorming konden beheersen, en ook de binding ervan aan kleine moleculen regelen, die zou worden gehuisvest in de cilinder van het eiwit."

Van bijzonder belang waren moleculen van curcumine, een ingrediënt in voedingssupplementen ter bestrijding van de ziekte van Alzheimer, kankers en hartaandoeningen.

Door een set metaalherkennende aminozuren toe te voegen aan het coiled-coil-eiwit, het NYU-Poly-team is geslaagd, vinden dat de nanovezels hun vorm veranderen bij toevoeging van metalen zoals zink en nikkel aan het eiwit. Bovendien, de toevoeging van zink versterkte de nanovezels, waardoor ze meer curcumine kunnen vasthouden, terwijl de toevoeging van nikkel de vezels veranderde in samengeklonterde matten, waardoor de afgifte van het medicijnmolecuul wordt geactiveerd.

Volgende, Montclare zegt, de onderzoekers zijn van plan te experimenteren met het maken van steigers van nanovezels die kunnen worden gebruikt om de regeneratie van bot en kraakbeen (via ingebedde vitamine D) of menselijke stamcellen (via ingebedde vitamine A) te induceren.

Later, misschien is het zelfs mogelijk om deze biologische, op eiwit gebaseerde methode voor het maken van nanovezels in de wereld van computers en consumentenelektronica, Montclare zegt – – het produceren van gouddraden op nanoschaal voor gebruik als circuits in computerchips door eerst de nanovezels te maken en dat metaal er vervolgens naar toe te leiden.

uiteindelijk, Montclare zegt, de onderzoekers zouden graag zien dat de vruchten van hun ontdekking – zoals therapeutische nanovezels en metalen nanodraden – door zowel farmaceutische bedrijven als microprocessormakers worden overgenomen.