Новый метод получения нанонитей из протеиновых молекул, случайно открытый учёными Нью-Йоркского политехнического института (США), обещает принципиально улучшить направленную доставку лекарственных средств точно в место назначения при лечении рака, сердечных недугов и болезни Альцгеймера, а также помочь при регенерации тканей, костей и хрящей. Кроме того, технология могла бы найти применение в микропроцессорной индустрии, обещая создание более тонких и вместе с тем мощных микропроцессоров для будущих поколений компьютеров и потребительской электроники.

Во время экспериментов, посвящённых изучению особых протеинов цилиндрической формы семейства олигомерных матриксных белков хряща (COMP), исследователи обратили внимание на то, что при использовании растворов с высокой концентрацией протеина эти альфа-биспиральные белки начинают спонтанно сближаться, запуская «самосборку» в нанонити (нановолокна). Это было вдвойне удивительно, поскольку COMP — один из неколлагеновых белков — прежде не был замечен в способности образовывать волокна. Следующим шагом в исследовании стала постановка серии экспериментов, призванных выяснить, каким образом можно контролировать процесс формирования волокон, а также их связывание с малыми молекулами, которые находили бы себе «дом» внутри протеинового цилиндра.

Рис. 1. Протеиновые нанонити. Введение цинка укрепляет структуру нанонитей, в то время как добавление никеля трансформирует волокна в спутанные двумерные слои. (Иллюстрация Polytechnic Institute of New York University).

Наибольший интерес вызывали малые молекулы куркумина — пищевой добавки, использующейся в борьбе с синдромом Альцгеймера, раковыми заболеваниями и даже сердечными хворями.

Добавляя разные металл-селективные аминокислоты к биспиральному протеину, учёные обнаружили, что нановолокна меняют свою форму в присутствии таких металлов, как цинк и никель. Причём введение цинка укрепляло структуру нановолокон, позволяя им удерживать больше куркумина, в то время как добавление никеля трансформировало волокна в спутанные двумерные слои, вызывая релиз лекарственного соединения.

Теперь исследователи готовят эксперименты по созданию каркасов из нанонитей, которые могли бы использоваться для индуцирования регенерации костей и хрящей (через встроенный в волокна витамин D) или стволовых клеток человека (через встроенный в нити витамин А).