Znajdź zawartość

Naukowcy z Cornell University bezpiecznie pokonali barierę krew-mózg, co pomoże dostarczyć do mózgu leki na choroby neurodegeneracyjne czy nowotwory. Uczeni odkryli, że produkowana przez organizm adenozyna umożliwia przeniknięcie dużym molekułom przez barierę. Zauważyli, że gdy w komórkach tworzących barierę krew-mózg aktywuje się adenozynę, zostaje otwarta „brama" pozwalająca na przenikanie molekuł. Co prawda pierwsze badania wykonano na myszach, lecz receptory adenozyny odkryto również w komórkach ludzkich. Ponadto naukowcy z Cornell zauważyli, że już zaakceptowany przez FDA bazujący na adenozynie lek o nazwie Lexiscan, który jest wykorzystywany podczas badań obrazowych serca u ciężko chorych pacjentów, może na krótko otwierać barierę krew-mózg. Bariera krew-mózg składa się z wyspecjalizowanych komórek w naczyniach krwionośnych mózgu, które wybiórczo pozwalają niezbędnym molekułom, takim jak aminokwasy, tlen, glukoza czy woda na przenikanie do mózgu. Bariera działa tak dobrze, że dotychczas nie wiedziano, jak można dostarczyć do mózgu lekarstwa. Największym problemem w każdej chorobie neurologicznej jest niemożność jej leczenia, ponieważ nie możemy dostarczyć lekarstw - stwierdziła profesor immunologii Margaret Bynoe. Wielkie firmy farmaceutyczne od 100 lat próbują przekroczyć tę barierę bez szkody dla pacjenta - dodała uczona. Dotychczas próbowano przełamać barierę tak modyfikując lekarstwa, by ich molekuły przyczepiały się do tych molekuł, które mogą wnikać do mózgu. Taka taktyka nie sprawdziła się, gdyż zmodyfikowane lekarstwa nie działały. Wygląda na to, że użycie receptorów adenozyny jest sposobem na otwarcie wejścia. Skorzystamy z tego, by otwierać i zamykać barierę gdy będzie to potrzebne - stwierdziła Bynoe. Podczas testów na myszach do mózgu zwierząt udało się dostarczyć duże molekuły dekstranów oraz przeciwciała beta amyloidu i zaobserwowano, jak wiążą one płytki amyloidowe odpowiedzialne za powstawanie choroby Alzheimera. Podobne testy są prowadzone w kierunku leczenia stwardnienia rozsianego.

W Japonii powstały najmniejsze na świecie urządzenie tnące. Molekularnej wielkości nożyczki są sterowane za pomocą światła. Badacze zapowiadają, że będą przydadzą się one przy "operacjach” na genach, białkach i innych cząstkach. Długość nożyczek wynosi zaledwie 3 nanometry, czyli 3 milionowe części milimetra. Są więc 100-krotnie mniejsze niż długość fali światła ultrafioletowego. Co ciekawe, nożyczki, podobnie jak ich większy odpowiednik, składają się z trzpienia, rączki i ostrzy. Nanometrowe nożyczki stworzono z grup fenylowych, a więc składają się z węgla i wodoru. Rolę trzpienia odgrywa molekuła ferrocenu (C5H5FeC5H5). Ma ona budowę podobną do kanapki: atom żelaza znajduje się pomiędzy dwoma równoległymi pierścieniami C5H5. Pierścienie te swobodnie się obracają wokół atomu żelaza. Rola rączki nożyczek przypadła grupie fenylenowej, którą naukowcy połączyli z azobenzenem (C6H6-N=N-C6H6), molekułą, która reaguje na światło. Azobenzen, po oświetleniu światłem widzialnym, rozszerza się, pociąga za sobą rączkę i nożyczki się zamykają. W reakcji na światło ultrafioletowe kurczy się, otwierając ostrza nożyczek. To pierwsze zastosowanie, w którym jedne molekuły w sposób mechaniczny sterują innymi w odpowiedzi na impulsy świetlne – mówi Takuzo Aida, szef zespołu badawczego. To ważny krok na drodze do stworzenia molekularnych robotów – dodaje. Obecnie naukowcy pracują nad większą wersją swoich nożyczek, które, pracując w bliskiej podczerwieni, umożliwiałby przeprowadzanie zdalnych operacji wewnątrz ludzkiego ciała.

Profesor Prasanna de Silva i jego koledzy z Queen's University w Belfaście, nakłonili molekuły do wykonywania prostych operacji logicznych i stworzyli z nich identyfikatory, które mogą posłużyć do oznaczania pojedynczych komórek lub miniaturowych urządzeń. Dzięki technice zwanej molekularną identyfikacją obliczeniową (MCID - molecular computational identification), możliwe jest stworzenie dziesiątków milionów unikatowych identyfikatorów. Molekularne identyfikatory (tagi) mają być stosowane podobnie, jak używane od pewnego czasu tagi RFID (tagi radiowe). Te drugie służą m.in. do oznaczania towarów w sklepach. Najmniejszy RFID jaki dotychczas udało się stworzyć jest urządzeniem o boku 0,3 milimetra. To wciąż zbyt dużo, by zastosować go do tak specyficznych zadań, jak oznaczanie poszczególnych komórek, co może być przydatne w badaniach medycznych. Dlatego też da Silva postanowił użyć do tego celu molekuł polistyrenu. Obliczenia molekularne być może będą wykorzystywane na większą skalę w przyszłości. Już w tej chwili można zamknąć w niewielkiej tubie miliardy molekuł i przeprowadzić za ich pomocą miliardy operacji jednocześnie. Problem w tym, że każda z nich będzie w stanie przeprowadzić prostą, pojedynczą operację. Obecnie nie istnieje technika, która pozwalałaby zaprząc je wszystkie do pracy nad jednym, bardziej skomplikowanym zadaniem.