Canais iônicos artificiais desenvolvidos por pesquisadores do A * STAR podem abrir caminho para novos tipos de agentes antibacterianos e sensores biomédicos.

Canais de íons são autoestradas bioquímicas que permitem que íons de metais como potássio e sódio entrem e saiam das células. Crucialmente, os canais são normalmente muito seletivos, permitindo apenas um tipo de íon e barrando outros. Por exemplo, o canal de íon de potássio KcsA de ocorrência natural pode transportar 100 milhões de íons por segundo, e deixa passar apenas um íon de sódio para cada 10, 000 íons de potássio.

"Mas os canais iônicos à base de proteína são caros e difíceis de manipular, "diz Huaqiang Zeng no Instituto A * STAR de Bioengenharia e Nanotecnologia." Versões sintéticas estão, portanto, sendo desenvolvidas para imitar e, eventualmente, superar as funções exibidas pelos canais de proteína de ocorrência natural. " tem sido difícil desenvolver canais artificiais que tenham uma forte seletividade para o potássio sobre os íons de sódio.

Zeng e colegas desenvolveram canais de íons que oferecem transporte rápido de íons de potássio, com uma seletividade que está entre as mais altas relatadas para qualquer canal iônico artificial. O canal é formado por uma série de moléculas idênticas empilhadas umas sobre as outras. Cada molécula contém três componentes. Em uma extremidade está um éter de coroa, um grande anel de átomos de carbono e oxigênio; no meio está um aminoácido, que contém grupos químicos que permitem que as moléculas se empilhem em um padrão específico; e na outra extremidade está um longo, 'cauda' baseada em carbono. Essas moléculas podem se automontar para que os anéis de éter da coroa se alinhem para formar um tubo, que atua como um canal iônico.

Os pesquisadores criaram uma biblioteca de moléculas usando vários aminoácidos, comprimentos diferentes de cadeias de alquil, e éteres coroa que continham cinco ou seis átomos de oxigênio. Em seguida, eles formaram membranas a partir dos canais empilhados, e testou suas propriedades de transporte de íons.

O canal mais seletivo que estudaram continha um éter coroa com cinco átomos de oxigênio, um aminoácido fenilalanina, e uma cadeia alquil contendo oito átomos de carbono. Isso poderia transportar 30 milhões de íons por segundo, e era cerca de dez vezes mais seletivo para íons de potássio do que íons de sódio. Isso oferece um desempenho muito melhor do que os canais de íons de potássio artificiais anteriores baseados em éteres de coroa ou outros suportes moleculares.

Os três componentes das moléculas podem ser facilmente alterados para ajustar as propriedades dos canais, então Zeng está otimista de que sua equipe pode melhorar ainda mais seu desempenho. Eles esperam testar seus sistemas otimizados em aplicações médicas, tais como agentes antibacterianos ou promotores de crescimento de cabelo.