ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

روشی ساده برای تولید نانوساختارهای سلسله مراتبی

محققان دانشگاه ماساچوست روشی ارائه کردند که با استفاده از آن می‌توان ساختارهای سلسله مراتبی مصنوعی ایجاد کرد. برای این کار نانوذرات و پروتئین‌ها با هم ترکیب شده و ساختار جدیدی ایجاد می‌کنند.

خودآرایی ماکرومولکول‌ها و ایجاد یک ساختار سلسله مراتبی یکی از ویژگی‌های سامانه‌های زیستی است، اما تقلید از این فرآیند در آزمایشگاه برای تولید مواد مصنوعی کار ساده‌ای نیست.
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ماساچوست با کمک خودآرایی و ترکیب پروتئین‌ها و نانوذرات با هم، اقدام به ایجاد ابرساختارهایی کرده است. نکته جالب توجه در این پروژه آن است که ساختار نهایی می‌تواند پروتئین‌ها را به سیتوسول سلول‌ها وارد کند؛ جایی که این پروتئین‌ها می‌توانند مستقیم به هسته سلول منتقل شوند.
با استفاده از این راهبرد، محققان می‌توانند مواد مورد استفاده در اصلاح ژن را که مبتنی بر پروتئین است، وارد سلول کرده و از آن برای درمان برخی بیماری‌ها نظیر سرطان استفاده کنند.
در طبیعت، مواد خودآرایی داده و به صورت ساختارهای سلسله مراتبی در می‌آیند و در نهایت بعد از سازمان‌دهی شدن، به صورت ساختارهای کاربردی در می‌آیند. محققان از این راهبرد الهام گرفتند و ساختارهای دینامیک پیچیده‌ای را ایجاد کردند. پژوهشگران از این راهبرد برای تولید ساختارهای مبتنی بر پروتئین‌ها، DNAهای خودآرا و ترکیب پروتئین و DNA استفاده کردند. از نقطه نظر پیچیدگی، این ساختارها شبیه به مواد زیستی است.
وینسنت روتلو، رهبر این تیم تحقیقاتی، معتقد است که از نانوذرات و پروتئین‌ها برای تولید ساختارهای سلسله مراتبی می‌توان استفاده کرد. تا کنون برای تولید چنین ساختارهایی از پروتئین‌هایی با قابلیت الگودهی نظیر پروتئین‌های ویروسی استفاده می‌شده است. بنابراین این روش‌ها محدود به طیف خاص و معدودی از پروتئین‌ها هستند.
اما در این پروژه محققان راهبردی مبتنی بر نانوذرات و پروتئین ارائه کردند که می‌توان با آن ساختارهای سلسله مراتبی تولید کرد. این راهبرد در نهایت منجر به تولید ابرساختارهایی با ابعاد چندصد نانومتر می‌شود.
این گروه تحقیقاتی از پروتئین فلورسانس سبز برای تولید زنجیره پپتیدی اسید گلوتامید استفاده کردند. این پروتئین مهندسی شده با نانوذرات طلا به قطر 2 نانومتر خودآرایی می‌دهند، نانوذراتی که لیگندهای آرژنین دارند. برهمکنش میان گروه‌های عاملی موجب تشکیل ساختار منظم می‌شود.
این راهبرد بسیار ساده بوده و تنها با ترکیب نانوذرات و پروتئین در نسبت‌های مناسب انجام می‌شود. محصول نهایی می‌تواند برای رهاسازی پروتئین به درون سیتوزل مورد استفاده قرار گیرد.
نتایج این پروژه در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.