Forskning ledd av Rein Ulijn, Direktör för CUNY Advanced Science Research Center (ASRC)s Nanoscience Initiative och professor i kemi vid Hunter College, har banat väg för utvecklingen av dynamiskt utvecklande polymerer som bildas spontant genom att anpassa sig till sin miljö, vilket kan leda till ett antal produktmöjligheter, inklusive läkemedelsleverans, matvetenskap och kosmetika, vars resultat publicerades idag i Naturens nanoteknik .

Genom att låta dessa peptider - strängar av polymerer sammansatta av aminosyror - att kontinuerligt omorganisera sina sekvenser, de kommer så småningom att bilda de polymerer som är mest lämpade för miljön på bekostnad av mindre gynnade strukturer. Den här metoden, som är inspirerad av evolutionens principer, tillät Ulijns team att identifiera en rad hittills osynliga peptidbaserade material. Medan tidigare forskning inom peptidnanoteknik fokuserade på slumpmässiga upptäckter eller noggrann design, den nya metoden möjliggör objektiv upptäckt genom självval av optimerade strukturer.

"I vår strävan att hitta material baserat på biologins byggstenar - men som är mycket enklare - är det svårt att rationellt utforma dessa material eftersom det finns väldigt många möjliga permutationer som skulle kunna utforskas, " sa Ulijn.

"Istället för att designa rationellt för att förbättra material, vi har hittat ett sätt att självständigt utvecklas, sade Charalampos Pappas, första författare, och tidigare CUNY ASRC-postdoktor. "Vi uppnår detta genom att komponenter har en dynamisk anslutning, ordna om och koppla från, vilket resulterar i det spontana valet och bildandet av de mest stabila självmonterande nanostrukturerna."

Pappret, med titeln "Dynamiska peptidbibliotek för upptäckten av supramolekylära nanomaterial, " är en fortsättning på Ulijns forskning om avstämbara peptidstrukturer, som har visat mycket lovande i en mängd olika kommersiella tillämpningar. Dessa inkluderar nanosfärer som kan vara biologiskt nedbrytbara och potentiellt kan användas i läkemedelsleveransapplikationer, såväl som nanofibrer som bildar gelfasmaterial, som kan användas i en mängd olika applikationer, inklusive kosmetika eller biologiskt nedbrytbar plast som tål svåra förhållanden.

Den evolutionsbaserade metoden för upptäckt av peptider täcker ännu inte hela skalan av kemiska funktioner som finns i naturliga material och det är för närvarande en tidskrävande process. "Dessa problem kan potentiellt övervinnas genom automatisering och miniatyrisering av processen, som är i fokus för aktuell forskning, " sa Ulijn.