Een onderzoek, waaraan de groep Membrane Nanomechanics onder leiding van de Ikerbaskische docent Dr. Vadim Frolov van de Biophysics Unit van de Universiteit van Baskenland heeft deelgenomen, suggereert dat enkelwandige koolstofnanobuizen kunnen worden gebruikt als universele steiger om de eigenschappen van celmembraankanalen te repliceren. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Natuur .

Biologische membranen bepalen de functionele architectuur van levende systemen:ze zijn selectief permeabel, de chemische identiteit van de cellen en intracellulaire organellen behouden, en regelen de uitwisseling van materiaal tussen hen. Om het transport van ionen en kleine moleculen door celmembranen te regelen, Er wordt gebruik gemaakt van zeer gespecialiseerde eiwitten die deze moleculen door het membraan transporteren. Recente ontwikkelingen in nanotechnologie en nanofabricage hebben het mogelijk gemaakt om kunstmatige verbindingen te synthetiseren en te vervaardigen die bestemd zijn om de functies van transmembraankanalen en transporteurs te vervullen. Het gedrag van deze kunstmatige verbindingen lijkt steeds meer op dat van hun celprototypes, met andere woorden, ze hebben steeds meer gelijkaardige kenmerken:moleculaire selectiviteit, membraantargeting en transportefficiëntie. Echter, het creëren van een universele, veelzijdig prototype om kanalen met specifieke transporteigenschappen te vervaardigen blijft een uitdaging.

De studie, waaraan de groep van Dr. Vadim Frolov heeft deelgenomen, Ikerbaskische docent-onderzoeker bij de UPV/EHU's Biophysics Unit, en geleid door Dr. Alex Noy van de Lawrence Livermore National Laboratories (Verenigde Staten), suggereert dat enkelwandige koolstofnanobuizen (CNT's) kunnen worden gebruikt als een raamwerk met vergelijkbare affiniteits- en transporteigenschappen als eiwitkanalen. Nanobuisjes zijn zeer efficiënte transporters omdat hun smalle diameter (van ongeveer 1 nm) en hydrofobe binnenkant erg lijken op het algemene structurele ontwerp van deze eiwitten.

De onderzoekers die bij het onderzoek betrokken waren, hebben ontdekt dat ultrakorte CNT's bedekt met lipidemoleculen kanalen vormen in kunstmatige membranen en in levende celmembranen. Deze structuren blijven stabiel in oplossing en worden spontaan in de membranen ingebracht. Hetzelfde, de onderzoekers hebben gezien dat de CNT's die in een membraan zijn ingebracht, transporteigenschappen hebben die vergelijkbaar zijn met die van kleine ionenkanalen. Wat is meer, ze hebben ontdekt dat deze CNT's DNA kunnen transporteren.

Een veelbelovende toekomst

Zoals Frolov concludeert, transmembraantransportmechanismen door middel van ultrakorte CNT's vereisen meer uitgebreid onderzoek, dus het samenwerkingsproject tussen de groepen van de Lawrence Livermore National Laboratories en de UPV/EHU is nog niet voltooid. De wetenschappers hopen dat door middel van geavanceerde chemische modificaties, het optimaliseren van de productieprocessen, en het gebruik van andere nanofabricagebenaderingen kan erin slagen om volledig functionele ionkanalen te produceren op basis van ultrakorte CNT's.