Chemiker entwerfen undefiniert, um tödliche Nervenagenten einzufangen

Unschuldig auf der Spitze eines Regenschirms oder eines Türknopfes angeliefert, sind Nervenagenten der Inbegriff von Ruhe, aber tödlich. Durch das Abschneiden der Muskelkontrolle zum Atmen wird das Endergebnis dieser Agenten der chemischen Kriegsführung in einer schmerzhaften Minute erstickt.

Der Umgang mit diesen unangenehmen Verbindungen erforderte typischerweise einen Cocktail aus Chemikalien, aber neue Forschungsergebnisse wurden in veröffentlicht Chemie - eine europäische Zeitschrift stellt eine andere mögliche Verteidigungsmethode gegen diese Art von Waffen vor. Wissenschaftler der Ohio State University untersuchten kürzlich die Möglichkeit, etwas zu verwenden, das sie als „molekulare Körbe“ bezeichnen, um Nervengiftstoffe oder andere schädliche, in der Luft befindliche Stoffe mit zukünftiger Hoffnung auf biologische Zwecke einzufangen.

Wie funktionieren diese "molekularen Körbe"?

Jovica Badjic, Professor für Chemie und Biochemie an der Ohio State University, schuf die Designermoleküle in Form von Körben. Jedes Molekül hat eine Aminosäure am Rand, die hilft zu bestimmen, worauf der Korb abzielen soll. Wenn das Team diese Moleküle mit ultraviolettem Licht bestrahlt, verlieren die Verbindungen Kohlendioxidmoleküle, wodurch der Korb sich zusammendrängen und sich zusammenlagern muss, wobei er Nervenagenten aufnimmt, um eine kollektive Masse zu bilden.

In früheren Forschungen bildeten diese lichtaktivierten Moleküle einen leicht entfernbaren Feststoff. Obwohl es in einem Wassertank vielversprechend ist, ist es keine gute Idee, im Körper einen Körper zu schaffen. In der jüngsten Studie von Badjic wurden molekulare Körbe mit Glutaminsäure als Nanopartikel anstelle eines Feststoffs gebündelt. Da es sich um winzige Partikel (Durchmesser 50-100 nm) handelt, die in Lösung geblieben sind, könnten sie theoretisch einfach durch einen menschlichen Körper gehen und ohne Probleme austreten.

Nanopartikel haben die Forschungsgemeinschaft seit langem als vielversprechendes Instrument für die Medikamentenabgabe - insbesondere zur Krebsbekämpfung - fasziniert. In diesem Fall nutzt Badjics neuer molekularer Korb nicht Substanzen in den Körper, sondern zieht eine Substanz aus. Wenn die Nanopartikel verfeinert wurden, könnten sie vor Eintritt in Konfliktgebiete verbraucht oder in den aktuellen Behandlungscocktail integriert werden.

Wenn es um Nervenagenten geht, ist Geschwindigkeit ein wichtiger Teil der Gleichung, da sie innerhalb von Minuten oder über Tage wirken können.

"Ich glaube, der molekulare Erkennungsprozess ist ziemlich schnell", sagt Badjic. "Wenn sich Nanopartikel bereits im Körper befinden, senken Sie die Konzentration von Nervengiften in Lösung und verlangsamen den Prozess."

Die molekularen Körbe in der Anwendung würden gegen das Ziel des Nervenagenten, sich an das Enzym Acetylcholinesterase (AChE) zu binden, laufen. Nervenagenten binden sich an AChE, um die Produktion eines Neurotransmitters zu blockieren, der es dem Körper ermöglicht, mit seinen Organen zu kommunizieren. Durch das Sammeln der Nervenwirkstoffe und deren Wegwerfen, bevor diese Verbindung zustande kommt, könnten molekulare Körbe die Intensität dieses Angriffs im Körper entweder verhindern oder verringern und den Weg für andere Medikamente, wie Diazepam und Midazolam (Antikonvulsiva), ebnen Schlacht.

Die Moleküle von Badjic können auch von Nutzen sein, wenn der Körper keinen toxischen Countdown hat. Tatsächlich haben Nervenreagenzien und Pestizide eine ähnliche molekulare Struktur - ähnlich genug, dass molekulare Körbe sie ebenfalls aufnehmen könnten.

"Es gibt ungefähr 200.000 Todesfälle pro Jahr aufgrund von Pestiziden", sagt Badjic. "Dies ist auch ein ernstes Problem, das angegangen werden muss." Obwohl Pestizide bei weitem nicht so giftig wie Nervenwirkstoffe sind, spielen sie ein Langzeitspiel, da sie mit Krankheiten wie Krebs und Alzheimer in Verbindung stehen.

Was kommt als nächstes?

„Ich würde wirklich gerne sehen, wie molekulare Körbe in biologischen Systemen funktionieren“, sagt Badjic. Das Team hat bereits bestätigt, dass die Nanopartikel im Urin wirken; Blut ist die nächste zu testende Umgebung, obwohl das Testen einzelner Lösungen immer noch weit entfernt von vollständigen biologischen Testgruppen ist.

In der Zukunft stellt Badjic vor, dass hohle Nanopartikel sowohl den Nervengift-Cocktail liefern als auch die Reste sammeln können, die außerhalb des Körpers transportiert werden sollen.

"Ich freue mich auf das Ergebnis", sagt Badjic. "Ich will einfach nicht zu weit voraus sein."