Ricerche

Un nuovo metodo per produrre nanofibre da proteine, sviluppato dai ricercatori del Polytechnic Institute della New York University (NYU-Poly), promette di migliorare notevolmente i metodi di trasporto dei farmaci [al cervello] per il trattamento di tumori, disturbi cardiaci e Alzheimer, così come aiutare nella rigenerazione di tessuto umano, osso e cartilagine.

Inoltre, applicato in modo diverso, questo stesso sviluppo potrebbe indicare la strada verso microprocessori ancora più piccoli e più potenti per le future generazioni di computer e dispositivi elettronici al consumo.

I dettagli sono spiegati in un articolo intitolato "Effetti dei metalli bivalenti sulla formazione di fibbre nanoscopica e riconoscimento di piccole molecole di proteine elicoidali", che compare on-line in Advanced Functional Materials. L'autore Susheel K. Gunasekar, studente di dottorato del Dipartimento di Chimica e Scienze Biologiche alla NYU-Poly, il ricercatore principale, è studente del co-autore Jin Montclare, assistente professore e capo del Protein Engineering and Molecolar Design Lab del dipartimento, dove è stata principalmente condotta la ricerca di base. Inoltre sono coinvolti i coautori Luona Anjia, studente laureato, e il professor Hiroshi Matsui, entrambi del Dipartimento di Chimica e Biochimica dell'Hunter College (The City University of New York), dove è stata condotta la ricerca secondaria.

Eppure, tutto questo non è quasi mai emerso, dice il professor Montclare, che spiega che è stata una pura "serendipity" (osservazione casuale fatta da Gunasekar due anni fa) che ha ispirato la ricerca del team e ha portato ai suoi risultati significativi.

Un nuovo metodo per la creazione di nanofibre fatte da proteine promette di migliorare molto i metodi di somministrazione di farmaci per il trattamento di tumori, disturbi cardiaci e Alzheimer, così come aiutare nella rigenerazione di tessuto umano, ossa e cartilagini. (Credit: Image courtesy of Polytechnic Institute of New York University)

In un esperimento che coinvolgeva lo studio di alcune forma di proteine cilindriche derivate da proteine della matrice cartilaginea oligomerica (COMP che è prevalentemente nelle cartilagini umane), Gunasekar ha notato che, in alte concentrazioni, tali proteine attorcigliate a elica alfa, confluiscono spontaneamente e si auto-assemblano in nanofibre. E' stato un risultato sorprendente, dice Montclare, perché non era noto che la COMP formasse le fibre. "Eravamo davvero entusiasti", ricorda. "Così abbiamo deciso di fare una serie di esperimenti per vedere se riuscivamo a controllare la formazione delle fibre, e a controllare anche il suo legame con molecole di piccole dimensioni, che sarebbero alloggiate all'interno del cilindro della proteina".

Di particolare interesse sono le molecole di curcumina, un ingrediente negli integratori alimentari usati per combattere Alzheimer, tumori e disturbi cardiaci. Aggiungendo una serie di amminoacidi che riconoscono il metallo alla proteina attorcigliata, il gruppo della NYU-Poly c'è riuscito, scoprendo che le nanofibre alterano le loro forme con l'aggiunta di metalli come zinco e nichel alla proteina. Inoltre, l'aggiunta di zinco ha fortificato le nanofibre, consentendo loro di contenere più curcumina, mentre l'aggiunta di nichel ha trasformato le fibre in stuoie agglomerate, provocando il rilascio della molecola del farmaco.

Successivamente, dice Montclare, i ricercatori prevedono di sperimentare la creazione di ponteggi di nanofibre che possono essere usate per indurre la rigenerazione dell'osso e della cartilagine (via vitamina D integrata) o cellule staminali umane (via vitamina A integrata). In seguito, potrebbe anche essere possibile applicare questo metodo organico, a base di proteine, alla creazione di nanofibre nel mondo dei computer e dell'elettronica di consumo, dice Montclare; la produzione di fili d'oro su scala nanometrica per essere utilizzati come circuiti nei chip dei computer creando prima le nanofibre e poi guidando il metallo verso di loro.

In definitiva, dice Montclare, i ricercatori vorrebbero che i frutti della loro scoperta (tali nanofibre terapeutiche e nanofili metallici) siano adottati dalle aziende farmaceutiche come pure dai produttori di microprocessori.

Il finanziamento per questa ricerca della NYU-Poly è stato fornito dall'US Air Force Office of Scientific Research, dall'US Army Research Office, dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation.

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Fonte: Materiale del Polytechnic Institute of New York University.

Riferimento: Susheel K. Gunasekar, Luona Anjia, Hiroshi Matsui, Jin K. Montclare. Effects of Divalent Metals on Nanoscopic Fiber Formation and Small Molecule Recognition of Helical Proteins. Advanced Functional Materials, 2012; DOI: 10.1002/adfm.201101627.>

Pubblicato in ScienceDaily il 29 febbraio 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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