Амилоиды как наноматериал
Амилоидные бляшки чаще всего ассоциируются с болезнью Альцгеймера – самой частой причиной старческого слабоумия. Но амилоидоз – разнородные по происхождению нарушения белкового обмена, при которых в тканях внеклеточно откладывается гликопротеид амилоид – может проявиться в самых разных органах, вызывая тяжелые и практически неизлечимые заболевания.
Тем не менее, амилоиды представляют собой не только вещества, свидетельствующие о патологиях. Они могут использоваться и в качестве наноматериалов.
По словам Эхуда Газита (Ehud Gazit) и Ицхака Черни (Izhack Cherny), возможности применения супрамолекулярных ассоциатов амилоидов гораздо выше, чем наноструктур на основе синтетических полимеров – главным образом, потому что эти строительные блоки могут отвечать не только за механические, но и за биологические свойства.
Даже в природе амилоиды не являются только ненормальными, неправильно связанными белками, они представляют собой физиологически значимые вещества. Например, они являются важным защитным материалом для оболочек яиц рыб и птиц. Также амилоиды участвуют в образовании покрытий на поверхности бактериальных клеток, защищающих их от противомикробных соединений, облегчая прикрепление бактериальных клеток к поверхностям.
Амилоидные фибриллы представляют собой пучки из высокоупорядоченных протеиновых нитей, собранных по типу лестничных жгутов, которые могут достигать нескольких микрометров в длину. В поперечном разрезе амилоиды представляют собой полые цилиндры. Несмотря на то, что амилоидные фибриллы представляют собой белки, их свойства гораздо ближе к синтетическим полимерам, чем к обычным глобулярным белкам. Механические свойства амилоидов часто напоминают свойства паутины, которая может быть прочнее стали, а также может быть растянута во много раз, не разрываясь – эти свойства до сих пор не могут быть воспроизведены для синтетических волокон.
Исследователи из Университета Тель-Авива отмечают, что самоорганизация амилоидов наряду с их пластичностью позволяет рассматривать их как весьма привлекательные строительные блоки для создания новых наноструктур и наноматериалов.
Свойства этих строительных блоков могут легко настраиваться за счет использования простых биологических методик. Например, может быть произведена контролируемая настройка биологически совместимых поверхностей в системах анализа потоков в медицине или биотехнологии. Также возможно использование амилоидных гидрогелей для инкапсуляции и контролируемого высвобождения лекарств или в качестве лесов для культивирования клеток или формирования тканей. С амилоидами могут быть связаны также функциональные белки, как, например, ферменты.
Амилоидные фибриллы также вполне могут применяться в качестве матриц для создания наноструктур. Например, возможно создание проводящего коаксиального нанокабеля с помощью заполнения амилоидных нанотрубок серебром и покрытия их золотом.
Статья Amyloids: Not Only Pathological Agents but Also Ordered Nanomaterials опубликована в Angewandte Chemie International Edition, Volume 47 Issue 22, Pages 4062-4069.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ChemPort.Ru
04.06.2008