Wykrywanie zmian w strukturze molekularnej
Nanotechnologia i rozwój coraz mniejszych funkcjonalnych narzędzi odbija swoje piętno na wielu dziedzinach, w tym również na diagnostyce molekularnej. Mikrowsporniki (MC), przypominające mikroskopowe odskocznie, które obecnie występują w kilku konfiguracjach w zależności od zastosowania, cieszą się rosnącym zainteresowaniem przemysłu farmaceutycznego. Po zintegrowaniu z systemami mikroelektromechanicznymi (MEMS), które przetwarzają sygnał mechaniczny w elektryczny, czujniki MC wykrywają zmiany fizyczne, chemiczne lub biologiczne, które oddziałują na zginanie się wspornika lub częstotliwość wibracji. Co istotne, wykrywanie jest bezznacznikowe, czułe, bezpośrednie i odbywa się w czasie rzeczywistym. Naukowcy zbadali czujniki MC w ramach finansowanego przez UE projektu NASPE ("Nanomechanical screening of pharmaceutical entities"). Wykorzystali MC do wykrywania energetycznych transformacji mechanicznych dzięki powierzchniowym interakcjom rozpoznawania biomolekuł oraz konformacyjnym zmianom wiązania. Zespół opracował plastikowe MC będące bardziej opłacalną i odporną alternatywą dla MC krzemowych (Si), a następnie przetestował oba typy w badaniach eksperymentalnych. Funkcjonalizacja poprzez immobilizację cząsteczek receptora na górnej powierzchni w celu rozpoznania określonych analitów powiodła się zarówno w przypadku krzemowych, jak i plastikowych MC z polimeru chronionego patentem. Testy terenowe pozwoliły zbadać zmiany konformacyjne w białku beta-2 mikroglobulinie. Nieprawidłowe zwijanie beta-2 mikroglobuliny odpowiada za rozwój typu amyloidozy, nawarstwiania się włókien amyloidowych w narządach, związane z dializą. Wykorzystanie krzemowych MC umożliwiło naukowcom znalezienie związku pojedynczego "uderzenia" jako potencjalnego leku do stabilizacji białka i zapobiegania formowaniu się włókien ze wstępnie przeskanowanej biblioteki 200 związków. Badanie było pierwszym tego rodzaju, przez co stwarza precedens do stosowania wiązania ligandy (leku) o małej masie cząsteczkowej (LMW) z białkiem w procesie odkrywania leku. Wyniki projektu NASPE pokazują wielki potencjał bioczujników MC w przyspieszaniu odkrywania leków, a także ułatwiają utrzymanie czołowej pozycji UE w tej dziedzinie. Ponadto, stanowią podstawy do tworzenia zestawów farmaceutycznych MC, które mogą doprowadzić do odkrycia metod leczenia licznych procesów patologicznych dotykających miliony ludzi.
