الخميس 28 فبراير ، 2013. - تمكن تحقيق أجراه المجلس الأعلى للبحث العلمي (CSIC) من تصميم نسخة متحولة من هذا الإنزيم الذي يحافظ على قدرته على الحد من المؤكسدة في ظل الظروف البيئية القاسية لمجرى الدم.
لاكاسا هو إنزيم معروف بقدرته العالية على أكسدة مجموعة واسعة من الركائز في الطبيعة ، لذلك يستخدم الأكسجين من الهواء ويطلق الماء كمنتج ثانوي وحيد. تحافظ نسخة جديدة متحولة من هذا الإنزيم على قدرتها على تقليل الأكسدة في ظل الظروف البيئية القاسية لمجرى الدم.
"إن الهدف من هذا المسوخ هو العمل كعنصر من عناصر البطارية التي تولد التيار اللازم لتشغيل الأجهزة النانوية القابلة للزرع في الأوعية الدموية" ، يوضح الباحث في معهد الحفز الكيميائي والبتروكيماويات في CSIC والمسؤول عن العمل ، ميغيل مايور.
قدرة الحد من التأكسد للأشكال الأصلية لللكاز تم تثبيتها عمليا بواسطة درجة الحموضة في الدم وتكوين الملح العالي. وفقا للبحث ، الذي نشر اليوم في مجلة الكيمياء والبيولوجيا ، فإن النشاط الدموي لاكاسي متحولة أعلى 42000 مرة من نشاط الإنزيم نفسه في حالته الأصلية.
كما أوضحت CSIC في بيان صحفي ، فقد اعتمدت عملية إحداث الطفرة على تطور موجه. تعمل هذه المنهجية على إعادة إنشاء عمليات التطور الطبيعي المتكيفة مع البيئات المطلوبة. يعترف الباحث CSIC أنه "كان من الضروري استكشاف واسعة النطاق للمكتبات متحولة وتحليل أكثر من 10،000 استنساخ لتصميم المسخ المناسبة: ChU-B laccase".
كلا الإصدارين المذكورين من الإنزيم ومنهجية تطويره قد أديا إلى براءات CSIC.
بنفس الطريقة التي يقبل بها اللاكاز في الطبيعة الإلكترونات من ركائز مختلفة ، عندما يتم تجميده في الكاثود الخاص بالنانوبيلة ، فإنه يأخذ الإلكترونات من الأنود ، حيث يعمل إنزيم آخر على أكسدة جلوكوز الدم. وبهذه الطريقة يتم إنتاج تيار كهربائي مستمر يتيح توليد الطاقة اللازمة للجهاز بأكمله للعمل.
الهدف من مصدر الطاقة هذا هو تغذية رقائق قابلة للزرع تُعلم المستشفى لاسلكيًا وفي الوقت الفعلي بتركيز المستقلبات المختلفة لدم المريض ، مثل الجلوكوز والأكسجين والأنسولين ، وفقًا لتقرير CSIC في بيان.
لهذا ، لديهم محول طاقة يحمل هوائي يرسل المعلومات إلى قواعد بيانات المستشفى ومستشعر بيولوجي مسؤول عن قياس المعلمة المطلوبة. يشير العمدة إلى أنه "بناءً على المعلمة المراد قياسها ، سيتطلب المستشعر الحيوي أنزيمًا أو آخر." في حالة الأكسجين ، على سبيل المثال ، يمكن أيضًا لللكاز المتحول أن يكون بمثابة إنزيم قياس ، لأنه المصدر الذي يستخدمه لالتقاط الإلكترونات. ومع ذلك ، فإن إنزيم أوكسيديز الجلوكوز سيكون ضروريًا لقياس الجلوكوز.
للباحث CSIC ، "هذا العمل يمثل تقدما ملحوظا لتطبيق اللاكاز في تصميم النانوية الحيوية للأغراض الطبية الحيوية". ويشرح العمدة: "يمكن تحوّل المسوخ القادر على التصرف بالدم في المستقبل من قِبل آخرين قادرين على العمل بالدموع والسوائل الفسيولوجية البشرية الأخرى."
البحث ، نتيجة التعاون مع الباحثين من ثماني جامعات ومراكز البحوث الدولية ، وشركتين خاصتين ؛ إنه ينتمي إلى مشروع 3D-nanobiodevices من البرنامج الإطاري السابع للاتحاد الأوروبي.
المصدر:
علامات:
مختلف قائمة المصطلحات قطع والطفل
لاكاسا هو إنزيم معروف بقدرته العالية على أكسدة مجموعة واسعة من الركائز في الطبيعة ، لذلك يستخدم الأكسجين من الهواء ويطلق الماء كمنتج ثانوي وحيد. تحافظ نسخة جديدة متحولة من هذا الإنزيم على قدرتها على تقليل الأكسدة في ظل الظروف البيئية القاسية لمجرى الدم.
"إن الهدف من هذا المسوخ هو العمل كعنصر من عناصر البطارية التي تولد التيار اللازم لتشغيل الأجهزة النانوية القابلة للزرع في الأوعية الدموية" ، يوضح الباحث في معهد الحفز الكيميائي والبتروكيماويات في CSIC والمسؤول عن العمل ، ميغيل مايور.
قدرة الحد من التأكسد للأشكال الأصلية لللكاز تم تثبيتها عمليا بواسطة درجة الحموضة في الدم وتكوين الملح العالي. وفقا للبحث ، الذي نشر اليوم في مجلة الكيمياء والبيولوجيا ، فإن النشاط الدموي لاكاسي متحولة أعلى 42000 مرة من نشاط الإنزيم نفسه في حالته الأصلية.
كما أوضحت CSIC في بيان صحفي ، فقد اعتمدت عملية إحداث الطفرة على تطور موجه. تعمل هذه المنهجية على إعادة إنشاء عمليات التطور الطبيعي المتكيفة مع البيئات المطلوبة. يعترف الباحث CSIC أنه "كان من الضروري استكشاف واسعة النطاق للمكتبات متحولة وتحليل أكثر من 10،000 استنساخ لتصميم المسخ المناسبة: ChU-B laccase".
كلا الإصدارين المذكورين من الإنزيم ومنهجية تطويره قد أديا إلى براءات CSIC.
و "nanochip المذهلة"
بنفس الطريقة التي يقبل بها اللاكاز في الطبيعة الإلكترونات من ركائز مختلفة ، عندما يتم تجميده في الكاثود الخاص بالنانوبيلة ، فإنه يأخذ الإلكترونات من الأنود ، حيث يعمل إنزيم آخر على أكسدة جلوكوز الدم. وبهذه الطريقة يتم إنتاج تيار كهربائي مستمر يتيح توليد الطاقة اللازمة للجهاز بأكمله للعمل.
الهدف من مصدر الطاقة هذا هو تغذية رقائق قابلة للزرع تُعلم المستشفى لاسلكيًا وفي الوقت الفعلي بتركيز المستقلبات المختلفة لدم المريض ، مثل الجلوكوز والأكسجين والأنسولين ، وفقًا لتقرير CSIC في بيان.
لهذا ، لديهم محول طاقة يحمل هوائي يرسل المعلومات إلى قواعد بيانات المستشفى ومستشعر بيولوجي مسؤول عن قياس المعلمة المطلوبة. يشير العمدة إلى أنه "بناءً على المعلمة المراد قياسها ، سيتطلب المستشعر الحيوي أنزيمًا أو آخر." في حالة الأكسجين ، على سبيل المثال ، يمكن أيضًا لللكاز المتحول أن يكون بمثابة إنزيم قياس ، لأنه المصدر الذي يستخدمه لالتقاط الإلكترونات. ومع ذلك ، فإن إنزيم أوكسيديز الجلوكوز سيكون ضروريًا لقياس الجلوكوز.
للباحث CSIC ، "هذا العمل يمثل تقدما ملحوظا لتطبيق اللاكاز في تصميم النانوية الحيوية للأغراض الطبية الحيوية". ويشرح العمدة: "يمكن تحوّل المسوخ القادر على التصرف بالدم في المستقبل من قِبل آخرين قادرين على العمل بالدموع والسوائل الفسيولوجية البشرية الأخرى."
البحث ، نتيجة التعاون مع الباحثين من ثماني جامعات ومراكز البحوث الدولية ، وشركتين خاصتين ؛ إنه ينتمي إلى مشروع 3D-nanobiodevices من البرنامج الإطاري السابع للاتحاد الأوروبي.
المصدر:
