用“分子篮”捕获有毒化合物

新研究显示了模拟神经毒剂的前景

研究人员已开发出设计师分子，有朝一日可能会在环境中 - 甚至可能在人类中寻找和捕获致命的神经毒剂和其他有毒化合物。

由俄亥俄州立大学的有机化学家领导的科学家将这些新粒子称为“分子篮”。顾名思义，这些分子形状像篮子，实验室的研究表明，他们可以找到模拟的神经毒剂，将它们吞入蛀洞并将其捕获以便安全移除。

在发表在“ 化学 - 欧洲期刊”上的一项新研究中，研究人员迈出了创造可能有用于医学的版本的第一步。

“我们的目标是开发能够捕获有毒化合物的纳米粒子，不仅可以捕获环境中的有毒化合物，还可以捕获人体中的有毒化合物，”该项目负责人，俄亥俄州立大学化学和生物化学教授Jovica Badjic说。

该研究的重点是神经毒剂，有时也称为神经毒气，它们是战争中使用的致命化学毒药。

去年在美国化学学会杂志上发表的一项研究中，Badjic和他的同事用轮辋周围的氨基酸制作了分子篮。这些氨基酸帮助在液体环境中找到模拟的神经毒剂并将它们引导到篮子中。

然后研究人员通过在篮子上照射特定波长的光来开始化学反应。光线使氨基酸排出二氧化碳分子，有效地将神经毒剂捕获在篮子内。新的分子复合物不再溶于水，从液体中沉淀（或分离）并变成固体。

“我们可以很容易地过滤出含有神经毒剂的分子篮，并留下纯净水，”Badjic说。

此后，研究人员创造了各种不同形状和大小的分子篮，并在边缘周围形成了不同的氨基酸基团。

“我们应该能够开发出能够针对各种不同毒素的篮子，”他说。“它不会是一个神奇的子弹 - 它不适用于所有东西，但我们可以将其应用于不同的目标。”

虽然这项早期研究显示了分子篮在环境中的前景，但科学家们希望看到它们是否能够开发出能够清除人类神经毒剂或其他毒素的类似结构。

在这种情况下，你不希望带有神经毒剂的篮子与血液分离，Badjic说，因为没有简单的方法将它们从体内移除。

在他们的新论文中，Badjic和他的同事在其边缘开发了一种分子篮，其中含有特定类型的氨基酸 - 谷氨酸。但是在这里，他们试验了当多个二氧化碳分子暴露在光线下时喷射出多个二氧化碳分子。

在这种情况下，他们发现分子筐可以捕获模拟的神经毒剂，就像他们在之前的研究中所做的那样，但它们不会从液体中沉淀出来。相反，分子组装成质量。

“我们发现它们聚集成纳米颗粒 - 由大量篮子组成的微小球体，里面夹有神经毒剂，”他说。

“但他们仍然坚持解决方案，这意味着他们可以从身体中清除。”

当然，你不能在体内使用光。Badjic说，在将它们投入药物之前，它可用于在体外产生纳米颗粒。

但Badjic指出，这项研究仍然是在实验室中完成的基础科学，尚未准备好在现实生活中使用。

“我对这个概念感到兴奋，但还有很多工作要做，”他说。

“化学 - 欧洲期刊”论文的共同作者是来自俄亥俄州的Sarah Border，Radoslav Pavolic，Lei Zhiquan和Michael Gunther; 来自约翰霍普金斯大学的Han Wang和Honggang Cui。

该研究得到了美国国家科学基金会的资助。