Les anticorps sont des protéines qui agissent comme des molécules de reconnaissance pour les agents pathogènes, comme les virus et les bactéries, et sont les chevaux de bataille du système immunitaire du corps. Ils reconnaissent des molécules spécifiques et s'y fixent très fortement, ce qui les rend idéales pour les applications biomédicales comme le diagnostic ou les traitements thérapeutiques. Malheureusement, la production d'anticorps est coûteuse, et ils ne sont pas très stables. Cela a motivé un nombre croissant de chimistes à explorer de nouveaux matériaux synthétiques pouvant imiter les aspects clés de la structure et de la fonction des anticorps. Néanmoins, il reste un défi fondamental de créer des populations chimiquement diverses de protéines de type, nanostructures synthétiques pliées qui peuvent être adaptées pour lier spécifiquement les agents pathogènes et d'autres molécules.

Dans une étude récente publiée dans ACS Nano , une équipe de collaborateurs de la Fonderie, travailler en étroite collaboration avec les utilisateurs de l'UC San Francisco, Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique, et l'Université de New York, ont développé une nouvelle méthode pour synthétiser et cribler rapidement des bibliothèques de nanostructures peptoïdes bidimensionnelles capables de lier sélectivement des protéines cibles. Les peptoïdes sont bioinspirés, molécules définies par séquence qui agissent comme des blocs de construction pour la construction de structures de type protéine.

« Nous pouvons maintenant facilement créer des populations de matériaux synthétiques qui peuvent être conçus pour reconnaître un agent pathogène potentiel, " a déclaré Ron Zuckermann, un scientifique principal à la fonderie qui a dirigé l'étude. « C'est un exemple brillant de nanoscience biomimétique :créer des architectures chimiques fonctionnelles à partir de plis, chaînes polymères riches en informations."

Zuckermann et ses collègues ont conçu une famille de polymères peptoïdes à plier en nanofeuillets ordonnés affichant une haute densité de diverses boucles peptoïdes à leur surface, comme une version moléculaire de Velcro. La densité de boucles sur la nanofeuille offre de multiples sites de fixation aux protéines cibles et augmente la sélectivité et la sensibilité de liaison.

L'une des limitations majeures pour cribler de grandes bibliothèques de nanostructures repliées est la complexité de leur synthèse. L'équipe de recherche a travaillé pour automatiser presque toutes les étapes du processus de synthèse et de criblage, de la synthèse chimique de peptoïdes contenant des boucles (loopoides), assembler les loopoïdes en nanofeuillets, criblage des nanofeuillets loopoid contre diverses protéines pour l'activité de liaison (hits), et valider les hits.

Grâce à cette nouvelle procédure, les chercheurs ont identifié une structure peptoïde qui se lie facilement et sélectivement à l'antigène protecteur du charbon, une protéine liée à la toxine.

"Ce travail a été le résultat d'un énorme effort de plusieurs institutions et représente une étape importante pour le domaine, " a déclaré Zuckermann.

Optimisation de la synthèse, Assemblée, et les processus de criblage fournissent une stratégie évolutive pour générer et cribler de grandes bibliothèques chimiques de nanomatériaux 2D qui peuvent présenter une liaison puissante et sélective aux protéines cibles. Ces propriétés devraient permettre la découverte rapide de matériaux de liaison spécifiques aux agents pathogènes et avoir un impact sur de nombreuses applications biomédicales telles que la détection, Diagnostique, et thérapeutiques.