محققان موفق به ابداع نانولوله های بدون نشت شده اند که یک میلیون بار نازکتر از تار مو است و بطور بالقوه میتواند داروها را به داخل سلول ها در بدن انسان منتقل کند.
به گزارش ایرنا از تارنمای خبری سای تک دیلی، لوله هایی که به رنگ سبز روشن دیده میشوند، تقریبا هفت نانومتر قطر دارند. حدود دو میلیون بار کوچکتر از یک مورچه و چند میکرون طول دارند یا به اندازه یک ذره غبار هستند. کوچک ترین لوله دنیا بطور بالقوه میتواند داروها را به داخل سلول ها در بدن انسان منتقل کند.
محققان دانشگاه جان هاپکینز با کار روی لوله های میکروسکوپی که ضخامت آن ها به اندازه یک میلیونم یک تار موی انسان است، روشی برای محافظت از کوچک ترین خطوط لوله در برابر کوچک ترین نشتی ابداع کردند.
لوله بدون نشت که از نانولوله های خود مونتاژ شونده و خود ترمیم شونده ساخته شده و می تواند به ساختارهای زیستی مختلف متصل شود، گام بزرگی بسوی ایجاد یک شبکه نانولوله ای است که ممکن است روزی داروها، پروتئین ها و ملکول های تخصصی را به سلول های خاص در بدن انسان منتقل کند.
ربکا شولمن، استادیار مهندسی شیمی و بیومولکولی که در این تحقیق مشارکت داشته است، گفت: این مطالعه نشان می دهد ساخت نانولوله هایی که نشت نکنند با استفاده از تکنیک های آسان امکان پذیر است. ما مولکول ها را در یک محلول مخلوط می کنیم و فقط اجازه می دهیم ساختاری را که می خواهیم تشکیل دهند. همچنین می توانیم با استفاده از این نانولوله ها چیزی شبیه شبکه لوله کشی ایجاد کنیم.
دانشمندان از لوله هایی استفاده کردند که چندین میکرون طول دارند یا تقریباً به اندازه یک ذره غبار بودند و قطر آن ها هفت نانومتر یا حدود دو میلیون بار کوچکتر از یک مورچه بود.
این فناوری مبتنی بر یک تکنیک است که از قطعات دی ان ای به عنوان بلوک های سازنده برای رشد و ترمیم لوله ها استفاده می کند و در عین حال به آنها اجازه می دهد تا ساختارهای خاصی را جستجو کرده و به آنها متصل شوند.
ساختارهای مشابهی در آزمایش های قبلی برای ایجاد ساختارهای کوچک تر به نام نانو منافذ ایجاد شده اند. این طرح ها بر توانایی نانوحفره های دی ان ای (DNA) برای تنظیم انتقال مولکول ها از طریق غشاهای لیپیدی رشد یافته در آزمایشگاه که شبیه غشای سلولی هستند، متمرکز است.
با این حال، اگر نانولوله ها مانند لوله ها باشند، نانوحفره ها مانند اتصالات لوله کوتاه هستند که به تنهایی نمی توانند به لوله ها، مخازن یا تجهیزات دیگر دسترسی پیدا کنند. برای حل این نوع مشکلات، محققان در نانوتکنولوژی الهام گرفته از زیست شناسی بهره گرفتند.
شولمن اظهار‌کرد: ساخت یک لوله بلند از منافذ میتواند به مولکول ها اجازه دهد نه تنها از منافذ غشایی که مولکول ها را داخل یک محفظه یا سلول نگه می دارد، عبور کنند، بلکه به جایی که مولکول ها پس از خروج از سلول می روند نیز هدایت شوند. ما توانستیم از این منافذ لوله هایی بسیار بلندتر از لوله هایی که قبلا ساخته شده بود، بسازیم که میتوانند انتقال مولکول ها را در طول «بزرگراه های» نانولوله ای محقق کنند.
نانولوله ها از رشته های دی ان ای تشکیل شده اند. ساختار آن ها دارای شکاف های کوچک است. دانشمندان به دلیل ابعاد بسیار کوچک این نانولوله ها، نتوانسته بودند آزمایش کنند که آیا این لوله ها میتوانند مولکول ها را برای مسافت های طولانی تر بدون نشت حمل کنند یا اینکه آیا مولکول ها از شکاف های دیواره لوله ها می لغزند.
یی لی، دانش آموخته دکترا از گروه مهندسی شیمی و بیومولکولی دانشگاه جانز هاپکینز و سرپرست این مطالعه، کار معادل نانویی بستن انتهای یک لوله و باز کردن یک شیر آب را انجام داد تا مطمئن شود آب به بیرون نشت نمی کند. این محقق با چوب پنبه های مخصوص دی ان ای انتهای لول ها بست و محلولی از مولکول های فلورسان را برای ردیابی نشتی و سرعت حرکت مولکول ها از داخل لوله ها عبور داد.
محققان با اندازه گیری دقیق شکل لوله ها، نحوه اتصال مولکول های زیستی به نانوحفره های خاص و سرعت جریان محلول فلورسان، نشان دادند چگونه لوله ها، مولکول ها را به کیسه های کوچک رشد یافته در آزمایشگاه شبیه به غشای سلول منتقل می کنند. این مولکول های درخشان مانند آب از سرازیری عبور کردند.
لی گفت: اکنون می توانیم این ساختار را یک شبکه لوله کشی بنامیم، زیرا با استفاده از این کانال ها، جریان مواد یا مولکول های خاصی را در فواصل بسیار طولانی تری هدایت می کنیم. ما قادریم زمان توقف این جریان را با استفاده از ساختار دی ان ای دیگری که بطور خاص به آن کانال ها متصل می شود کنترل کنیم تا این انتقال متوقف شود و به عنوان یک دریچه عمل کند.
نانولوله های دی ان ای می توانند به دانشمندان کمک کنند تا درک بهتری از نحوه تعامل نرون ها با یکدیگر به دست آورند. محققان همچنین میتوانند از آن ها برای مطالعه بیماری هایی مانند سرطان (cancer) و عملکرد بیش از ۲۰۰ نوع سلول بدن استفاده کنند.
در مرحله بعد، این تیم مطالعات بیشتری در مورد سلول های مصنوعی و واقعی و همچنین با انواع مختلف مولکول ها انجام خواهد داد.
نتایج این مطالعه در نشریه ساینس ادونسز منتشر شده است.
- 13
- 2
