راهی برای توسعه و تولید نانوکپسول در آینده‌ای نزدیک
نانوذرات و نانوسک‌ها مواد جذابی هستند که ممکن است در عوامل رنگی، کاتالیزور‌ها و انتقال دارو استفاده شوند. برای استفاده در دنیای واقعی، لازم است تعداد زیادی نانوذرات با اندازه و شکل یکنواخت تولید شود، تاکنون روش‌های تشکیل نانوذرات با استفاده از فلزات به طور گسترده‌ای مورد تحقیق قرار گرفته و تشکیل نانوذرات با شکل و اندازه مشخص محقق شده است، با این حال، ایجاد گروهی از نانوذرات یکنواخت با ساختار یکسان در سطح اتمی کار آسانی نیست.
به گزارش phys.org، یک گروه تحقیقاتی مشترک به سرپرستی پروفسور ریوئیچی آرای (موسسه علوم زیست پزشکی و دانشکده علوم و فناوری نساجی، دانشگاه شینشو) و استادیار نوریفومی کاواکامی (دانشکده علم و فناوری، دانشگاه کیو) یک نانوذره پروتئینی فوق مولکولی یکنواخت و مفید را به طور متقارن توسعه دادند که خود از پروتئین‌های تلفیقی یک حوزه پروتئین پنج و یک دامنه پروتئین دیمریک مونتاژ شده است. این امکان وجود دارد که عملکرد را با جهش زایی خاص سایت یا اصلاح شیمیایی تغییر دهید. این نانوذره پروتئینی طراحی شده با قطر حدود ۲۲ نانومتر TIP۶۰ نامیده شد به این دلیل که از خود مونتاژ پروتئین‌های همجوشی مصنوعی ۶۰ جادویی به شکل یک توپ فوتبال تشکیل شده است.
در مطالعه حاضر، گروه تحقیق مشترک ساختار سه بعدی دقیق TIP۶۰ را با استفاده از میکروسکوپ کرایو الکترونی تک ذره حل کردند. مقدار زیادی TIP۶۰ در E. coli بیان شد و یک نمونه تصفیه شده در تاسیسات میکروسکوپ کرایو الکترونی که توسط آزمایشگاه پروفسور Masahide Kikkawa در دانشگاه توکیو اداره می‌شود مشاهده شد. با انجام تجزیه و تحلیل تک ذره‌ای بر اساس داده‌های تصویری به دست آمده، یک نقشه سه بعدی با وضوح ۳.۳ Å بازسازی شد. مشخص شد که TIP۶۰ نانوذرات کروی توخالی را همانطور که طراحی شده است تشکیل می‌دهد و دارای ساختار ۶۰ مریک ایکوساهدرال با ۲۰ منافذ مثلثی شکل با لبه‌ای در حدود ۴ نانومتر است؛ علاوه بر این، گروه جزئیات ساختار سه بعدی واضحی را مشخص کرد.
هنگامی که یک ترکیب مولکول کوچک پس از اصلاح شیمیایی فقط سطح خارجی TIP۶۰ با یک ترکیب مولکولی بالا اضافه می‌شود، ترکیب مولکول کوچک وارد حفره داخلی می‌شود و از نظر شیمیایی در سطح داخلی تغییر می‌کند. به عبارت دیگر، مشخص شد که ساختار متخلخل TIP۶۰ از نظر اندازه مولکولی به عنوان یک فیلتر عمل می‌کند و سطوح بیرونی و داخلی TIP۶۰ را می‌توان با مولکول‌های مختلف در اندازه‌های مختلف از نظر شیمیایی اصلاح کرد.
در آینده این تیم از نانوذرات پروتئینی مصنوعی با پیشبرد طراحی و اصلاح عملکرد انواع مختلف محل بر اساس ساختار سه بعدی TIP۶۰ که در این مطالعه روشن شده است، استفاده خواهد کرد. انتظار می‌رود که نتایج این مطالعه منجر به توسعه و کاربرد‌های حوزه نانوبیوتکنولوژی و نانومواد مانند استفاده از نانوکپسول برای سیستم انتقال دارو شود. این تحقیق در Chemical Communications منتشر شده است.
