Kredit:Pohang University of Science &Technology (POSTECH)
De enzymer som ansvarar för katalytiska reaktioner i vår kropps biologiska reaktioner är svåra att använda för diagnos eller behandling eftersom de endast reagerar på vissa molekyler eller har låg stabilitet. Många forskare förutser att om dessa problem åtgärdas eller om konstgjorda katalysatorer utvecklas för att skapa en synergieffekt genom att möta enzymerna i kroppen, det kommer att finnas nya sätt att diagnostisera och behandla sjukdomar. Särskilt, om konstgjorda katalysatorer som svarar på yttre stimuli såsom magnetfält utvecklas, nya behandlingsmetoder som fjärrstyr bioreaktioner utifrån kroppen kan bli verklighet.
Forskargruppen ledd av professor In Su Lee vid Institutionen för kemi vid POSTECH har utvecklat en avlägsen magnetisk känslig artificiell katalysator som heter MAG-NER, som visar hög katalytisk effektivitet i levande celler. Studien publicerades som kompletterande omslagspapper för Nanobokstäver , en internationell tidskrift om nanoteknik.
Forskargruppen efterliknade strukturen hos vesiklar, en organell i en cell, och syntetiserade en magnetisk-katalysator-kombinerad nanoreaktor med järnoxid-nanopartiklar och palladiumkatalysatorer inuti ett ihåligt silika-nanoskal.
När MAG-NER stöter på ett växlande magnetfält, järnoxidnanopartiklar inuti orsakar magnetfältsinducerad värme och aktiverar endast palladiumkatalysatorn utan att höja den yttre temperaturen. Forskargruppen lyckades implementera den katalytiska reaktionen med hög effektivitet, som omvandlar icke-fluorescerande reaktanter till fluorescerande produkter genom att implantera MAG-NER i levande celler och sedan applicera alternerande magnetfält. Forskargruppen bekräftade också att katalysatorn för MAG-NER kan förbli aktiv under långa perioder utan att kontamineras av biomolekyler i celler och inte påverkar cellernas överlevnad.
Diagram över fjärrstyrd katalys i levande celler med hjälp av MAG-NER och elektronmikroskopbilden av MAG-NER Kredit:In su Lee (POSTECH)
Med MAG-NER, det förväntas att diagnos och behandlingsmetoder, som på konstgjord väg kan fjärrstyra cellens funktioner, kan utvecklas genom att konstgjorda molekyler kan syntetiseras eller kemiska reaktioner kan induceras i celler med hjälp av magnetiska fält som är ofarliga för kroppen.
Professor In Su Lee som ledde forskningen förklarade, "Denna forskning är ett resultat av att använda de heliga nanoreaktormaterial som vårt labb har utvecklat under åren och värderas som ett innovativt kemiskt verktyg som kommer att främja biomedicinsk och biologisk forskning."
