(PhysOrg.com) -- En ny metod för att skapa nanofibrer gjorda av proteiner, utvecklad av forskare vid Polytechnic Institute of New York University (NYU-Poly), lovar att avsevärt förbättra läkemedelsleveransmetoder för behandling av cancer, hjärtsjukdomar och Alzheimers sjukdom, liksom hjälp vid regenerering av mänsklig vävnad, ben och brosk.

Dessutom, tillämpas annorlunda, samma utveckling kan peka på vägen till ännu tunnare och kraftfullare mikroprocessorer för framtida generationer av datorer och konsumentelektronik.

Detaljerna beskrivs i en artikel med titeln "Effekter av divalenta metaller på nanoskopisk fiberbildning och småmolekylär igenkänning av spiralformade proteiner, " som visas online i Avancerade funktionella material . Författare Susheel K. Gunasekar, en doktorand vid NYU-Polys avdelning för kemiska och biologiska vetenskaper, var huvudforskaren, och är student av medförfattaren Jin Montclare, biträdande professor och chef för institutionens Protein Engineering and Molecular Design Lab, där den underliggande forskningen i första hand utfördes. Medförfattare Luona Anjia var också inblandade, en doktorand, och professor Hiroshi Matsui, både av Institutionen för kemi och biokemi vid Hunter College (The City University of New York), där sekundär forskning bedrevs.

Men allt detta kom nästan aldrig fram, säger professor Montclare, som förklarar att det var ren "serendipitet" - en slumpmässig observation gjord av Gunasekar för två år sedan - som inspirerade teamets forskning och ledde till dess betydande resultat.

Under ett experiment som innebar att studera vissa cylinderformade proteiner härledda från brosk oligomert matrisprotein (COMP, finns främst i mänskligt brosk), Gunasekar märkte att i höga koncentrationer, dessa alfaspiralformade spiralformade proteiner samlades spontant och självmonterade till nanofibrer. Det var ett överraskande resultat, Montclare säger, eftersom COMP inte var känt för att bilda fibrer alls. "Vi var riktigt glada, "minns hon." Så vi bestämde oss för att göra en rad experiment för att se om vi kunde kontrollera fiberbildningen, och kontrollerar även dess bindning till små molekyler, som skulle inrymmas i proteinets cylinder."

Av särskilt intresse var curcuminmolekyler, en ingrediens i kosttillskott som används för att bekämpa Alzheimers sjukdom, cancer och hjärtsjukdomar.

Genom att tillsätta en uppsättning metalligenkänande aminosyror till proteinet med spiralspiral, NYU-Poly-teamet lyckades, upptäckt att nanofibrerna ändrar sin form vid tillsats av metaller som zink och nickel till proteinet. Dessutom, tillsats av zink förstärkte nanofibrerna, gör det möjligt för dem att hålla mer curcumin, medan tillsatsen av nickel omvandlade fibrerna till klumpade mattor, utlöser frisättningen av läkemedelsmolekylen.

Nästa, Montclare säger, forskarna planerar att experimentera med att skapa byggnadsställningar av nanofibrer som kan användas för att inducera regenerering av ben och brosk (via inbäddat vitamin D) eller mänskliga stamceller (via inbäddat vitamin A).

Senare, det kan till och med vara möjligt att applicera detta ekologiska, proteinbaserad metod för att skapa nanofibrer till världen av datorer och konsumentelektronik, Montclare säger –– att producera guldtrådar i nanoskala för användning som kretsar i datorchips genom att först skapa nanofibrerna och sedan leda den metallen till dem.

I sista hand, Montclare säger, forskarna skulle vilja att frukterna av deras upptäckt – sådana terapeutiska nanofibrer och metalliska nanotrådar – – skulle antas av både läkemedelsföretag och mikroprocessortillverkare.