Forskare har etablerat en ny metod för att avbilda proteiner som kan leda till nya upptäckter inom sjukdom genom biologisk vävnads- och cellanalys och utveckling av nya biomaterial som kan användas för nästa generation av läkemedelsleveranssystem och medicinsk utrustning.

Forskare från University of Nottingham i samarbete med University of Birmingham och The National Physical laboratory har använt det toppmoderna 3-D OrbiSIMS-instrumentet för att underlätta den första matris- och märkningsfria tilldelningen in situ av intakta proteiner vid ytor med minimal provberedning. Deras forskning har publicerats idag i Naturkommunikation .

University of Nottingham är det första universitetet i världen som äger ett 3-D OrbiSIMS-instrument. Det kan underlätta en oöverträffad nivå av masspektral molekylär analys för en rad material (hårda och mjuka ämnen, biologiska celler och vävnader). Anläggningen i Nottingham har också anläggningar för högtrycksfrysning av kryoförberedelser som gör det möjligt att bibehålla biologiska prover nära deras ursprungliga tillstånd som fryst-hydrerade för att komplettera den mer vanligt använda men mer störande frystorkningen och provfixeringen. När ytans känslighet, hög massa/spatial upplösning kombineras med en djupprofilerande sputterstråle, instrumentet blir ett extremt kraftfullt verktyg för 3D kemisk analys som demonstreras i detta senaste arbete.

Dr. David Scurr från University of Nottingham's School of Pharmacy ledde denna senaste studie och fick stöd av Ph.D. elev Anna Kotowska. David sa:"Utformningen och innovationen av nästa generations biomaterial stöds av förmågan att exakt karakterisera biologisk vävnad och material. Utmaningen för forskare inom detta område har varit att ta bort den kemiska komplexiteten hos sådana system. Denna metod för proteinanalys har visats med extrema exempel för att illustrera dess känslighet och specificitet genom att kemiskt kartlägga ett proteinmonolager (proteinbiochip) respektive distribution av specifikt protein i mänsklig hud (komplexa biologiska flerskiktssystem). Med förmågan att kemiskt kartlägga proteiner på detta sätt är ett steg närmare att kunna förstå grundläggande biologiska processer och utveckla effektivare system för att rikta in sig på läkemedel och tillhandahålla beläggningar för medicinsk utrustning."

Teamet i Nottingham har redan tillämpat biomaterialforskning för att skapa en ny typ av urinkateter i samarbete med Camstent Ltd som är belagd med ett bakterieresistent material som upptäckts av forskare från University of Nottingham.

Professor Morgan Alexander är chef för EPSRC Program Grant in Next Generation Biomaterials Discovery och 3D OrbiSIMS-anläggningen, Han sa:"Den forskning vi nu kan göra med detta instrument banar väg för stegvisa förändringar i hur material kan användas inom medicin för att bättre behandla sjukdomar och sjukdomar. Kateterbeläggningen som vi har utvecklat i samarbete med Camstent har gått allt vägen från upptäckten av en ny klass av material som ingen kunde ha förutspått hela vägen till kliniska prövningar och är ett bra exempel på tillämpningen av denna typ av forskning."

Paula Mendes, Professor i avancerade material och nanoteknik vid University of Birmingham, tillägger:"Med dessa nya möjligheter att karakterisera proteiner på ytor kommer också nya spännande möjligheter att konstruera funktionella material med förutsägbara proteininteraktioner för biosensorteknologi".