„Houboví duchové“ chrání pokožku, látku před toxiny a zářením

Houboví duchové vznikají extrakcí biologického materiálu z buněk hub. Uznání: Nathan Gianneschi lab / Northwestern University

Inspirován houbou, novou formou syntetického melaninu, který působí jako přírodní detoxikátor.

Myšlenka vytváření selektivně porézních materiálů přitahovala pozornost chemiků po celá desetiletí. Nyní nový výzkum od Northwestern University ukazuje, že houby to mohly dělat přesně miliony let.

Když laboratoř Nathana Gianneschiho plánovala spojit melanin, aby napodobila to, o čem je známo, že některé houby obývají v neobvyklých, nepřátelských prostředích, včetně kosmických lodí, myček nádobí a dokonce i v Černobylu, neočekávali, že materiály budou vysoce porézní – vlastnost, která by umožnila materiál pro ukládání a absorpci molekul.

Melanin se nachází v živých organismech, na naší pokožce a za očima a jako barva mnoha zvířat a rostlin. Hraje také roli při ochraně druhů před stresem z prostředí. Okraje hadů vedené želvami ztmavnou například v přítomnosti špinavé vody; můry, které žijí v průmyslových oblastech, ztmavnou, protože jejich buňky absorbují toxiny sazí. Vědci se ptají, zda lze tento typ biomateriálu vytvořit houbovější, aby se tyto vlastnosti optimalizovaly. A na oplátku, pokud jako houba melaniny již v přírodě existují.

“Aktivita melaninu není vždy a ve všech případech zcela známa,” uvedl Gianneschi, spoluautor studie. „Rozhodně je to radikální lapač lidské kůže a chrání před poškozením UV zářením. Nyní jsme jeho syntetizací přišli s tímto dráždivým materiálem, který může mít charakter. Houba může tento materiál vyrobit, aby zvýšil mechanickou pevnost svých buněk, ale zdravé, to může procházet živinami. “

Studie bude zveřejněna v pátek 5. března 2021 v Journal of the American Chemical Society.

Gianneschi je profesorem chemie na Jacob and Rosaline Cohn na Weinberg College of Arts and Sciences. Při jmenování do oddělení materiálových věd a biomedicínského inženýrství na McCormick School of Engineering je Gianneschi také zástupcem ředitele Mezinárodního institutu pro nanotechnologie.

Schopnost vyrábět tento materiál v laboratoři je obzvláště inspirativní z mnoha důvodů. V typických neporézních materiálech se částice adsorbují pouze na povrchu. Ale porézní materiály, jako je alomelanin, absorbují a zadržují špatné toxiny a procházejí dobrými věcmi, jako je vzduch, voda a živiny. To výrobcům umožňuje vytvářet prodyšné ochranné nátěry uniforem.

“Jste vždy nadšení, že objevíte něco, co lze použít,” řekl Gianneschi. „Ale je tu také zajímavá myšlenka, že při jeho objevování je v biologii pravděpodobně spousta takového materiálu. Není mnoho příkladů, kdy chemická syntéza vede k biologickému objevu. Vždy je to naopak.“

Naneki McCallum, postgraduální student laboratorního výzkumu a první autor článku, si všiml, že za správných podmínek se zdá, že melanin má díru, nebo může pomocí elektronové mikroskopie odepsat to, co se jeví jako prázdné. Když tým našel syntetický materiál, začali experimentovat s pórovitostí a selektivitou materiálů pro adsorpci molekul v dutinách.

Na důležité demonstraci skupina spolu s vědci z Naval Research Laboratory ukázala, že nový porézní melanin působí jako ochranná vrstva a brání pronikání simulací nervových plynů. Inspirováni tímto výsledkem okamžitě oddělili přirozeně se vyskytující melanin od buněk hub. Toho se dosáhne vyleptáním biomateriálu zevnitř a ponecháním skořápky obsahující vnitřní melanin. Nazývají tyto struktury „houbovými duchy“ pro svou neodolatelnou, nehybnou „Casperovu“ kvalitu. Materiál získaný z hub lze také použít jako ochranný povlak na tkaniny. Překvapivě zůstává materiál prodyšný a umožňuje průchod vody při zachycení nití.

Další výhodou tohoto materiálu je jeho jednoduchost, protože je snadno vyrobitelný a škálovatelný z jednoduchých molekulárních primerů. V budoucnu by mohl být použit k výrobě ochranných masek a obličejových štítů a má potenciál pro aplikace na dlouhé vzdálenosti v kosmickém letu. Vesmírné látkové materiály umožňují astronautům ukládat toxiny, které dýchají, a zároveň se chránit před škodlivým zářením, což snižuje množství odpadu a hmotnosti.

Je to také krok směrem k selektivním membránám, což je komplexní obor zaměřený na extrakci sloučenin, jako je voda, a umožnění průchodu zdravých minerálů při blokování těžkých kovů, jako je rtuť.

“Houba může prospívat v oblastech, kde jiné organismy bojují, a mají k tomu melanin,” řekl McCallum. „Ptáme se tedy, jaké vlastnosti můžeme použít při opětovném vytváření takových materiálů v laboratoři?“

Odkaz: „Allomelanin: Biopolymer vnitřní mikroporozity“ 5. března 2021, Journal of the American Chemical Society.

Studii podpořila organizace MURI prostřednictvím Úřadu vědeckého výzkumu letectva (AFOSR FA9550-18-1-0142) a Agentury pro omezení ohrožení obrany (HDTRA1-19-19-1-0010).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Objeven vzácný supravodič – může být rozhodující pro budoucnost kvantové práce na počítači

Výzkum vedený Kentem a laboratoří STFC Rutherford Appleton Laboratory vedl k objevu nového vzácného topologického supravodiče LaPt3P. Tento objev může mít velký význam pro...

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Newsletter

Subscribe to stay updated.