Kemister Designa odefinierade för att hjälpa till att fånga dödliga nervmedel

Levereras oskyldigt på spetsen av ett paraply eller en dörrkniv, nervmedel är epitomen av tyst men dödlig. Genom att avbryta muskulär kontroll för att andas, är slutresultatet av dessa kemiska krigsmedel kemiskt kvävande i smärtsamma minuter.

Hantering av dessa obehagliga föreningar har vanligtvis krävt en kemikaliecocktail, men ny forskning publicerad i Kemi - En europeisk tidskrift lägger fram en annan potentiell försvarsmetod mot dessa typer av vapen. Forskare vid Ohio State University undersökte nyligen möjligheten att använda något som de kallar "molekylärkorgar" för att fånga nervmedel eller andra skadliga luftburna medel med framtida hopp för biologisk användning.

Hur fungerar dessa "Molekylära korgar"?

Jovica Badjic, professor i kemi och biokemi vid Ohio State University, skapade designmolekylerna i form av korgar. Varje molekyl har en aminosyra på fälgen som hjälper till att ange vad korgen ska rikta sig mot. När laget skiner ultraviolett ljus på dessa molekyler, förlorar föreningarna koldioxidmolekyler, vilket tvingar korgen att samlas och aggregera, plocka upp nervmedel längs vägen för att bilda en kollektiv massa.

I tidigare forskning bildade dessa ljusaktiverade molekyler ett lätt borttagbart fast material. Trots att du lovar dig i en tank med vatten, är det inte en bra idé att skapa en solid inuti kroppen. I Badjics senaste studie buntade molekylärkorgar med glutaminsyra tillsammans som nanopartiklar istället för ett fast ämne. Eftersom dessa är små partiklar (50-100 nm i diameter) och stannade i lösning, kunde de teoretiskt bara passera genom en mänsklig kropp och avsluta utan problem.

Nanopartiklar har fascinerat forskargruppen som ett lovande verktyg för läkemedelsleverans - särskilt för att bekämpa cancer - under lång tid. I det här fallet, istället för att leverera substanser i kroppen, utmärker Badjics nya molekylära korg på att ta ut en substans. När raffinerade, kan nanopartiklarna konsumeras innan de går in i konfliktområden eller integreras i den nuvarande behandlingscocktailen.

När det gäller nervmedel är hastighet en viktig del av ekvationen, eftersom de kan handla om några minuter eller spänna över dagar.

"Jag tror att molekylär erkännandeprocessen är ganska snabb", säger Badjic. "Om nanopartiklar finns i kroppen, sänker du koncentrationen av nervmedel i lösning, och du saktar processen."

De molekylära korgarna i applikationen skulle strida mot nervmedlets mål att binda till enzymet acetylkolinesteras (AChE). Nervägar binds till AChE för att blockera produktionen av en neurotransmittor som gör att kroppen kan kommunicera med sina organ.Genom att samla nervmedlen och viska bort dem innan denna samband händer kan molekylärkorgar antingen förebygga eller minska intensiteten av denna attack i kroppen, vilket väger vägen för andra droger, såsom diazepam och midazolam (antikonvulsiva medel) för att avsluta slåss.

Badjics molekyler kan också ha en användning när kroppen inte är under en toxisk nedräkning. Nerver och pesticider delar faktiskt en liknande molekylär struktur - lika mycket att molekylärkorgar kan hämta dem också.

"Det finns cirka 200 000 dödsfall per år på grund av bekämpningsmedel." Säger Badjic. "Detta är också ett allvarligt problem som måste åtgärdas." Medan ingenstans lika giftiga som nervmedel spelar bekämpningsmedel ett långsiktigt spel, eftersom de är knutna till sjukdomar som cancer och Alzheimers sjukdom.

Vad kommer härnäst?

"Jag skulle verkligen vilja se hur molekylära korgar fungerar i biologiska system, säger Badjic. Laget bekräftade redan att nanopartiklarna fungerar i urinen; blod är nästa miljö att testa, men testning av enskilda lösningar är fortfarande avlägset från hela biologiska paneler.

I framtiden kan Badjic föreställer ihåliga nanopartiklar båda kunna leverera nerveagens cocktail och samla resterna för att bära utanför kroppen.

"Jag är upphetsad över resultatet, säger Badjic. "Jag vill inte få för långt framåt."