Onderzoek onder leiding van Rein Ulijn, Directeur van het Nanoscience Initiative van het CUNY Advanced Science Research Center (ASRC) en hoogleraar scheikunde aan het Hunter College, heeft de weg vrijgemaakt voor de ontwikkeling van dynamisch evoluerende polymeren die zich spontaan vormen door zich aan te passen aan hun omgeving, wat kan leiden tot een aantal productmogelijkheden, waaronder medicijnafgifte, voedingswetenschap en cosmetica, waarvan de resultaten vandaag zijn gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie .

Door deze peptiden - strings van polymeren bestaande uit aminozuren - hun sequenties continu te laten reorganiseren, ze zullen uiteindelijk die polymeren vormen die het meest geschikt zijn voor het milieu, ten koste van minder begunstigde structuren. Deze methode, die is geïnspireerd door de principes van evolutie, stelde het team van Ulijn in staat een reeks tot nu toe ongeziene op peptiden gebaseerde materialen te identificeren. Terwijl eerder onderzoek in peptide-nanotechnologie zich concentreerde op toevallige ontdekkingen of nauwgezet ontwerp, de nieuwe benadering maakt onbevooroordeelde ontdekking mogelijk door zelfselectie van geoptimaliseerde structuren.

"In onze zoektocht naar materialen die gebaseerd zijn op de bouwstenen van de biologie - maar die veel eenvoudiger zijn - is het moeilijk om deze materialen rationeel te ontwerpen omdat er heel veel mogelijke permutaties zijn die kunnen worden onderzocht, ' zei Ulijn.

"In plaats van rationeel te ontwerpen om materialen te verbeteren, we hebben een manier gevonden om autonoom te evolueren, " zei Charalampos Pappas, eerste auteur, en voormalig CUNY ASRC postdoctoraal onderzoeker. "We bereiken dit door componenten dynamisch te laten verbinden, herschikken en loskoppelen, wat resulteert in de spontane selectie en vorming van de meest stabiele zelfassemblerende nanostructuren."

De krant, getiteld "Dynamische peptidebibliotheken voor de ontdekking van supramoleculaire nanomaterialen, " is een voortzetting van Ulijn's onderzoek naar afstembare peptidestructuren, die veelbelovend zijn gebleken in een verscheidenheid aan commerciële toepassingen. Deze omvatten nanosferen die biologisch afbreekbaar kunnen zijn en mogelijk kunnen worden gebruikt in toepassingen voor medicijnafgifte, evenals nanovezels die materialen in de gelfase vormen, die in verschillende toepassingen kan worden gebruikt, inclusief cosmetica of biologisch afbreekbare kunststoffen die bestand zijn tegen zware omstandigheden.

De op evolutie gebaseerde peptide-ontdekkingsmethode dekt nog niet het volledige scala aan chemische functionaliteiten die aanwezig zijn in natuurlijke materialen en het is momenteel een tijdrovend proces. "Deze problemen kunnen mogelijk worden opgelost door automatisering en miniaturisering van het proces, dat is de focus van het huidige onderzoek, ' zei Ulijn.