Um revestimento especial nos nanotúneis da antena de uma mariposa da seda é a inspiração para uma camada oleosa semelhante em nanoporos sintéticos, dispositivos de medição minúsculos. Pesquisadores da Universidade de Michigan lideraram o desenvolvimento desta tecnologia aprimorada, e eles estão usando isso para obter novos insights sobre o Alzheimer e outras doenças neurodegenerativas semelhantes. Crédito:Chris Burke
Ao imitar a estrutura da antena da mariposa da seda, Pesquisadores da Universidade de Michigan lideraram o desenvolvimento de um nanopore melhor - uma minúscula ferramenta em forma de túnel que pode avançar na compreensão de uma classe de doenças neurodegenerativas que inclui o Alzheimer.
Um artigo sobre o trabalho foi publicado online recentemente em Nature Nanotechnology . Este projeto é liderado por Michael Mayer, um professor associado nos departamentos U-M de Engenharia Biomédica e Engenharia Química. Também colaborando estão Jerry Yang, um professor associado da Universidade da Califórnia, San Diego e Jiali Li, professor associado da Universidade de Arkansas.
Nanoporos - essencialmente buracos perfurados em um chip de silício - são dispositivos de medição minúsculos que permitem o estudo de moléculas ou proteínas individuais. Mesmo os melhores nanoporos de hoje entopem facilmente, portanto, a tecnologia não foi amplamente adotada no laboratório. Espera-se que as versões aprimoradas sejam grandes benefícios para a rapidez, sequenciamento de DNA e análise de proteínas mais baratos.
A equipe projetou um revestimento oleoso que captura e transporta suavemente as moléculas de interesse através dos nanoporos. O revestimento também permite que os pesquisadores ajustem o tamanho do poro com uma precisão quase atômica.
Um novo revestimento oleoso que melhora a funcionalidade dos nanoporos foi inspirado em uma camada semelhante na antena da traça da seda. Nanoporos são dispositivos de medição que permitem o estudo de moléculas ou proteínas individuais. Crédito:Chris Burke
"O que isso nos dá é uma ferramenta aprimorada para caracterizar biomoléculas, "Mayer disse." Isso nos permite entender seu tamanho, cobrar, forma, concentração e a velocidade com que eles se agrupam. Isso poderia nos ajudar a diagnosticar e entender o que está errado em uma categoria de doença neurodegenerativa que inclui o mal de Parkinson, Huntington e Alzheimer. "
A "bicamada lipídica fluida" de Mayer se assemelha a um revestimento na antena da mariposa da seda masculina que ajuda a cheirar as mariposas fêmeas próximas. O revestimento captura moléculas de feromônio no ar e as transporta através de nanotúneis no exoesqueleto para as células nervosas que enviam uma mensagem ao cérebro do inseto.
"Esses feromônios são lipofílicos. Eles gostam de se ligar a lipídios, ou materiais semelhantes a gordura. Assim, eles ficam presos e concentrados na superfície dessa camada lipídica da mariposa da seda. A camada lubrifica o movimento dos feromônios até o lugar onde eles precisam estar. Nosso novo revestimento serve ao mesmo propósito, "Mayer disse.
Uma das principais linhas de pesquisa de Mayer é estudar proteínas chamadas peptídeos beta-amiloides que se acredita coagularem em fibras que afetam o cérebro no Alzheimer. Ele está interessado em estudar o tamanho e a forma dessas fibras e como elas se formam.
"As técnicas existentes não permitem monitorar o processo muito bem. Queríamos ver a aglomeração desses peptídeos usando nanoporos, mas toda vez que tentamos, os poros entupidos, "Mayer disse." Então nós fizemos este revestimento, e agora nossa ideia funciona. "
Este é um close de um nanotúnel na antena de uma mariposa da seda. Feromônios viajam por esses túneis, dizendo à mariposa macho que uma fêmea está por perto. Crédito:Chris Burke
Para usar nanoporos em experimentos, os pesquisadores posicionam o chip picado por poros entre duas câmaras de água salgada. Eles soltam as moléculas de interesse em uma das câmaras e enviam uma corrente elétrica pelo poro. À medida que cada molécula ou proteína passa pelo poro, ele muda a resistência elétrica do poro. A quantidade de mudança observada fornece aos pesquisadores informações valiosas sobre o tamanho da molécula, carga elétrica e forma.
Devido à sua pequena pegada e baixo consumo de energia, nanoporos também podem ser usados para detectar agentes de guerra biológica.
Um destaque de pesquisa sobre este trabalho aparecerá em uma próxima edição da Nature. O artigo é intitulado "Controlando a translocação de proteínas através de nanoporos com paredes de fluidos bioinspirados."
