Химици, проектиращи неопределени, за да подпомогнат улавянето на смъртоносни нервни агенти

Доставен безвредно на върха на чадър или дръжка, нервните агенти са въплъщение на тихо, но смъртоносно. Чрез прекъсване на мускулния контрол за дишане, крайният резултат от тези агенти на химическата война е задушаване в момент на болезнени минути.

Справянето с тези неприятни съединения обикновено изисква коктейл от химикали, но нови изследвания, публикувани в Химия - Европейски вестник излага друг потенциален метод за защита срещу тези видове оръжия. Учените от университета в Охайо наскоро проучиха възможността да използват нещо, което те наричат ​​"молекулярни кошници", за да улавят нервни агенти или други вредни въздушни агенти с бъдеща надежда за биологична употреба.

Как работят тези „молекулярни кошници“?

Йовица Баджич, професор по химия и биохимия в Държавния университет на Охайо, създаде дизайнерските молекули във формата на кошници. Всяка молекула има аминокиселина на ръба, която помага да се определи какво ще е насочена кошницата. Когато екипът осветява ултравиолетовите лъчи на тези молекули, съединенията губят молекули от въглероден диоксид, което принуждава кошницата да се събере и да се събере, като събира нервните агенти по пътя, за да образува колективна маса.

В предишни изследвания тези активирани от светлина молекули образуват лесно отстранима твърда маса. Въпреки че обещават в резервоар с вода, създаването на твърдо тяло в тялото не е добра идея. В най-новото проучване на Баджич, молекулярните кошници с глутаминова киселина се събираха заедно като наночастици вместо твърдо вещество. Тъй като това са малки частици (50-100 nm в диаметър) и остават в разтвор, те теоретично могат просто да преминат през човешко тяло и да излязат без проблем.

Наночастиците очароваха изследователската общност като обещаващо средство за доставяне на лекарства - особено за борба с рака - от дълго време. В този случай, вместо да доставя вещества в тялото, новата молекулярна кошница на Баджич се възползва от изваждането на веществото. Веднъж пречистени, наночастиците могат да се консумират преди влизане в конфликтни зони или да бъдат интегрирани в настоящия коктейл за лечение.

Когато става въпрос за нервни агенти, скоростта е важна част от уравнението, тъй като те могат да действат в рамките на няколко минути или през няколко дни.

"Вярвам, че молекулярният процес на разпознаване е доста бърз", казва Баджич. "Ако наночастиците са вече в тялото, намалявате концентрацията на нервните агенти в разтвора и забавяте процеса."

Молекулните кошници, които се прилагат, ще се съревновават с целта на нервния агент да се свържат с ензима ацетилхолинестераза (AChE). Нервните агенти се свързват с AChE, за да блокират производството на невротрансмитер, който позволява на тялото да комуникира с неговите органи. Чрез събиране на нервните агенти и разбъркването им преди да се осъществи тази връзка, молекулярните кошници могат или да предотвратят, или да намалят интензивността на тази атака в тялото, като проправят пътя за другите лекарства, като диазепам и мидазолам (антиконвулсанти), за да завършат битка.

Молекулите на Баджик също могат да се използват, когато тялото не е под токсично броене. Нервните агенти и пестицидите действително имат една и съща молекулярна структура - достатъчно близка, за да могат да ги вземат и молекулярните кошници.

„Има около 200 000 смъртни случая годишно заради пестицидите“, казва Баджич. „Това също е сериозен проблем, който трябва да бъде разгледан.” Докато не са толкова отровни като нервните агенти, пестицидите играят дългосрочна игра, тъй като са свързани с болести като рак и болест на Алцхаймер.

Какво следва?

„Наистина бих искал да видя как молекулярните кошници работят в биологични системи“, казва Баджич. Екипът вече потвърди, че наночастиците работят в урината; кръвта е следващата среда за тестване, въпреки че тестването на индивидуалните решения все още е далеч от пълните биологични панели.

В бъдеще Баджич си въобразява, че кухи наночастици могат да доставят коктейла на нервните агенти и да съберат остатъците, които да носят извън тялото.

"Аз съм развълнуван от резултата", казва Баджич. "Просто не искам да отида твърде далеч напред."