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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) ("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.
