巴塞尔大学 装载酶的纳米胶囊协同工作
细胞中的钙水平(绿色荧光)作为系统工作的指示器
学分:巴塞尔大学化学系 许多疾病是由身体细胞信号通路的缺陷引起的
在未来，生物活性纳米胶囊可能成为药物控制这些途径的有价值的工具
巴塞尔大学的研究人员朝着这个方向迈出了重要的一步:他们成功地让几个不同的纳米胶囊协同工作，放大自然信号级联，影响细胞行为
细胞不断地相互交流，并有办法接收和处理信号——类似于人类需要耳朵来听声音和语言知识来处理它们的意义
为了治疗各种疾病，控制细胞自身的信号通路对医学来说是非常重要的
巴塞尔大学化学系和NCCR分子系统工程的一个研究小组开发出了适用于此目的的生物活性材料
为了实现这一目标，由科妮莉亚·帕利万教授领导的研究人员将纳米材料与自然分子和细胞相结合
在《美国化学学会纳米》杂志上，他们现在报道了装载酶的纳米胶囊如何进入细胞并整合到它们的天然信号过程中
通过在功能上耦合几个纳米胶囊，它们能够放大一个自然的信号通路
保护货物 为了保护酶在细胞环境中不被降解，研究小组将它们装入聚合小胶囊中
分子可以通过插入其合成壁中的生物孔进入隔间，并与里面的酶反应
研究人员对含有不同酶的纳米胶囊进行了实验，这些酶协同工作:第一个酶反应的产物进入第二个胶囊，并在里面开始第二个反应
这些纳米胶囊可以持续工作数天，并积极参与哺乳动物细胞的自然反应
微型扬声器和耳朵 细胞接收和处理的许多信号之一是一氧化氮
这是一个研究很好的细胞机制，因为一氧化氮信号通路的缺陷与心血管疾病的出现有关，也与肌肉和视网膜营养不良有关
该途径包括一种叫做一氧化氮合酶的酶家族产生一氧化氮
然后一氧化氮可以扩散到其他细胞，在那里被另一种叫做可溶性鸟苷酸环化酶的酶感知
sGC的激活启动了级联反应，调节了许多不同的过程，如平滑肌松弛和感觉细胞对光的处理等
帕利万领导的研究人员生产了含有一氧化氮合酶和sGC的胶囊，这两种物质自然存在于细胞中，但浓度要低得多:产生一氧化氮的一氧化氮合酶胶囊的作用类似于扬声器，大声清晰地“呼喊”它们的信号；SGc-胶囊充当“耳朵”，感知和处理信号以放大反应
利用取决于sGC作用的细胞内钙浓度作为指标，科学家们表明，一氧化氮合酶和装载sGC的胶囊的结合使细胞更具反应性，细胞内钙水平增加了8倍
酶替代疗法的新策略 “通过将纳米科学与生物分子相结合，这是一种刺激细胞生理变化的新策略，”Dr
该研究的第一作者安德里亚·贝鲁蒂
“我们只需将装有酶的胶囊与细胞一起孵育，它们就可以在接到通知后立即行动”
科妮莉亚·帕利万补充说:“这一概念证明是酶替代疗法领域的重要一步，用于治疗生化途径功能障碍的疾病，如心血管疾病或几种营养不良。”
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