افزایش چهار برابری فعالیت آنزیم با نانوذرات

پژوهشگران روسی نشان دادند که با استفاده از نانوذرات مغناطیسی و فرکانس رادیویی می‌‌توان فعالیت‌های آنزیم‌ها را افزایش داد. آنها موفق به افزایش چهار برابری فعالیت یک آنزیم با این روش شدند.

محققان روش جدیدی برای بهبود فعالیت‌های آنزیم‌ها با استفاده از فرکانس رادیویی ارائه کردند. در این روش نیاز به نانوذرات مغناطیسی و آنزیم‌های پیچیده ویژه است. این نانوذرات با جذب طول موج رادیویی و تبدیل آن به گرما موجب تسریع فرآیندهای آنزیمی شده به‌طوری که عملکرد آنزیم با این روش 4 برابر افزایش می‌یابد.

با این روش می‌توان سامانه‌های زیست‌شیمیایی کنترل‌شده با فرکانس رادیویی ساخت و همچنین آنها را با اورگانیسم‌های زنده ترکیب نمود. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه ACS Biomaterials Science & Engineering به چاپ رسیده است.

آنزیم‌ها در واکنش‌های مختلف در اورگانیسم‌های زنده نقش دارند و کارایی آنها وابسته به عوامل و شرایط مختلفی است. هر چند فعالیت‌ آنزیم‌ها معمولاً توسط مواد شیمیایی کنترل می‌شود، اما محققان روسی دانشگاه ITMO نشان دادند که می‌توان فعالیت‌های آنزیمی را با روش‌های طبیعی نظیر فرکانس‌های رادیویی کنترل کرد.

برای ساختن آنزیم‌هایی با قابلیت کنترل با فرکانس رادیویی، محققان یک ساختار ویژه‌ای را طراحی کردند که در آن آنزیم درون چارچوب نانوذره مغناطیسی پروسلین صلب محاط شده‌است.

زمانی که فرکانس رادیویی اعمال می‌شود، نانوذرات این امواج را دریافت کرده و آن را به گرما تبدیل می‌کنند که در نتیجه انرژی اضافه به آنزیم وارد شده و در نهایت فعالیت آنزیمی تسریع می‌شود.

زمانی که این واکنش در یک مدل آنزیمی نوع آنیدراز کربنی کوانتومی انجام شود، نرخ واکنش 4 برابر افزایش می‌یابد.

آندره دروزدوف از محققان آزمایشگاه SCAMT دانشگاه ITMO می‌گوید: « مطالعات مختلفی روی دستکاری آنزیم‌ها با استفاده از فرکانس رادیویی صورت گرفته است. ما برای اولین بار فعالیت‌های آنزیم غیرگرماپایداری (non-thermostable enzyme) را افزایش دادیم.»

این امواج رادیویی دو ویژگی مثبت دارند؛ اول این که به سادگی از میان بافت‌ها عبور می‌کنند و دیگر این که کاملاً بی‌خطر هستند. بنابراین فرکانس‌های رادیویی می‌توانند برای بهبود فعالیت‌های آنزیمی درون بدن استفاده شوند. در آینده نزدیک دانشمندان قصد دارند تا این روش را روی آنزیم‌های دیگر نیز مورد آزمایش قرار دهند.