物理科技生物学-PHYICA

纳米级治疗和新三井保子脑传感器的原子模拟和基于AI的结果脱光

纳米技术 2022-07-26 23:58:10

通过亚伦杜布罗,德克萨斯高级计算中心近红外(NIR)荧光响应数据集〜100dna-单壁纳米管缀合物用于训练机器学习(ml)模型以预测新的独特DNA序列,具有强光学响应的​​神经递质血清素 学分:兰多,vuković,等

病毒每年杀死全球数百万

“除了新的冠状病毒,前导病毒杀虫剂包括肝炎,HIV,HPV,“埃尔帕索大学德克萨斯大学助理化学助理教授Lela Vukovic

研究人员仍然试图弄清楚新的治疗方法,这将有助于预防感染或治疗治疗,以减少一种病毒的症状。时间

“另一种策略”,“vukovic说,”是为了找到广谱的疗法,同时对许多不同病毒作用

“”许多病毒感染从病毒结合开始在宿主细胞表面上的硫酸乙酰肝素分子e

与瑞士联邦理工学院洛桑(EPFL)的Francesco Stellacci领导的实验主义者合作,并在威尼斯伊利诺伊州伊利诺伊大学的PetrKrál合作,威科维奇有助于用固体核和配体调查纳米粒子附着于硫酸普普林硫酸盐分子和它们的微观作用对几种病毒

它们发现,它们发现具有某些配体的纳米颗粒可以附着于病毒,在可以崩解后,可以崩解

“这种病毒破坏材料可以准备好的,“vukovic在最近的德克萨斯高级计算中心(Tacc)研讨会​​上说

”“问题是:我们可以从计算建模中获取设计新的,更好的材料并理解机制那个原因由于纳米颗粒是分钟的,因此在纳米颗粒处,它们在原子水平和微秒时间上的原子水平和微秒时间内的病毒囊囊囊囊囊囊囊囊裂缝可以清楚地进行成像

所以vukovic创建病毒原子结构的模型,以及病毒的原子结构的模型作为附着具有Tacc超级计算机的各种长度的配体的纳米颗粒

,她模拟了病毒蛋白和纳米颗粒的彼此相互作用

她发现病毒与更长的配体结合并制备多个触点

不仅

纳米颗粒在两种蛋白质的连接处结合,如楔形,增加病毒蛋白质之间的距离,破坏触点并崩解病毒

最初的研究结果研究于2018年,并通过学生Parth Chaturvedi获得的新结果已发布于Biorxiv(8月2021)

纳米传感器vukovic对纳米粒子的兴趣的细节设计,为她的下一个项目带来了她的下一个项目,帮助设计纳米传感器足以检测大脑中神经递质的微观量的小,快速,敏感

该技术的基础是碳纳米管 - 圆柱体比平均人头发窄10,000倍 - 在各个领域中发现了应用,包括电子,光学并且最近医学

碳纳米管或CNT,研究人员发现具有不同寻常的性质

它们可以在某些情况下在某些情况下自发地发光,光的光线可以在身体外部

然而,它们不能在没有修饰的情况下在体内操作

一种成功的一种方法涉及将CNT包裹在DNA中

伯克利加州大学的Landry实验室试验各种长度的DNA链和化妆品,看看CNT在暴露于多巴胺时是否放弃了强烈的发光,并且均匀的结果

涂覆有模拟硫酸乙酰肝素硫酸盐蛋白多糖的固体纳米颗粒的固体核心纳米颗粒n对许多病毒进行植生活性

vukovic的计算研究探讨了这种活动的机制,以实现更好的广谱抗病毒

学分:vukovic等

“”筛选方法作品,但它并没有对其运作或如何在将来更好地设计的理解

我们可以更加系统化吗?“ vukovic问

她在踩踏事件2,TACC领先的超级计算机上进行了一系列的计算实验,探索了用DNA包裹的3D结构,能量景观和CNT的结合模式

她和她学生Ali Alizadehmojarad发现,某些长度的DNA像环一样环绕纳米管,而其他人则将其包裹着螺旋或不规则地

这些不同的结合模式导致神经递质存在的不同发光

一种类型的DNA,她和兰德里实验室的环包裹的CNT在发现,更有效在检测和发出神经递质的存在

研究于2018年的一系列纸张上发表于2018年纳米信中的一系列论文,2020年的先进材料界面

纳米枢转的挑战,以及成就传感器项目,在vukovic中启发了一个Epiphany

她已经使用分子动力学模拟成功地在原子水平上探索了CNT的实验奥秘,并提供了关键洞察

“但我只是在做一个分子一次,“vukovic说

”作为理论家,是什么我贡献?如果我测试10个分子,我甚至不划伤表面

“她的实现使她将AI和数据驱动的方法纳入她的方法

”“我们完全转换了我们的研究;学到了新方法

在过去的两年里,我们一直在努力

“”这一时期的成长和学习LED威力和她的团队,Payam Kelich和Huanhuan Zhao,最多最近的项目:与Landry实验室一起使用DNA-CNT缀合物的新光学传感器,以检测血清素分子

作为影响我们情绪和幸福的关键分子,对检测有很大兴趣血清素存在和量在不同的身体组织

最近,vukovic实验室开发了新的基于AI的计算工具T.帽子火车模型从兰德里的实验数据学习并预测血清素的新传感器

合作轴承果实

刚刚发布于Biorxiv(2021年8月),描述了计算上的努力新的血清素传感器并通过实验验证预测

到目前为止,该方法导致了5个新的血清素DNA-CNT传感器,比先前传感器中观察到的响应更高的响应

(这项研究得到了支持通过国家科学基金会的新批准

)武力维特能够部分地解决这些大规模和雄心勃勃的计算挑战,因为她通过大学的地球上的一些最前沿的科学仪器德克萨斯州的春季亚军赛(UTRC)计划

始于2010年,该倡议在所有13个UT系统机构的德克萨斯科学家,工程师,学生和学者提供了强大的计算和数据资源,没有成本为德克萨斯科学家,工程师,学生和学者

“这些项目将在没有TACC的情况下,“vukovic说

”“当我们准备好运行时,我们被赋予我们需要的时间,并能够迅速推进并完成事物

”作为一个计算化学家,武库维奇说,她正试图利用她的知识,为医学中的实际应用程序带来贡献

”我们正在深入思考如何贡献和研究计算可以真实区别的项目

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