Los anticuerpos son proteínas que actúan como moléculas de reconocimiento de patógenos, como virus y bacterias, y son los caballos de batalla del sistema inmunológico del cuerpo. Reconocen moléculas específicas y se unen a ellas con mucha fuerza, lo que los hace ideales para aplicaciones biomédicas como diagnósticos o tratamientos terapéuticos. Desafortunadamente, la producción de anticuerpos es cara, y no son muy estables. Esto ha motivado a un número creciente de químicos a explorar nuevos materiales sintéticos que pueden imitar aspectos clave de la estructura y función de los anticuerpos. Sin embargo, sigue siendo un desafío fundamental crear poblaciones químicamente diversas de proteínas, nanoestructuras sintéticas plegadas que pueden adaptarse para unirse específicamente a patógenos y otras moléculas.

En un estudio reciente publicado en ACS Nano , un equipo de personal de fundición, trabajando en estrecha colaboración con los usuarios de UC San Francisco, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, y la Universidad de Nueva York, han desarrollado un nuevo método para sintetizar y seleccionar rápidamente bibliotecas de nanoestructuras peptoides bidimensionales capaces de unirse selectivamente a proteínas diana. Los peptoides están bioinspirados, moléculas definidas en secuencia que actúan como bloques de construcción para construir estructuras similares a proteínas.

"Ahora podemos construir fácilmente poblaciones de materiales sintéticos que pueden diseñarse para reconocer un patógeno potencial, "dijo Ron Zuckermann, un científico sénior de Foundry que dirigió el estudio. "Es un brillante ejemplo de nanociencia biomimética:la creación de arquitecturas químicas funcionales a partir de cadenas de polímeros ricas en información ".

Zuckermann y sus colegas diseñaron una familia de polímeros peptoides para plegarse en nanohojas ordenadas que muestran una alta densidad de diversos bucles peptoides en su superficie. como una versión molecular de Velcro. La densidad de los bucles en la nanohoja ofrece múltiples sitios de unión a las proteínas diana y aumenta la selectividad y la sensibilidad de la unión.

Una de las principales limitaciones para analizar grandes bibliotecas de nanoestructuras plegadas es la complejidad de su síntesis. El equipo de investigación trabajó para automatizar casi todos los pasos del proceso de síntesis y selección, desde la síntesis química de peptoides que contienen bucles (loopoides), ensamblar los loopoids en nanohojas, cribado de las nanohojas loopoides contra varias proteínas para determinar la actividad de unión (hits), y validación de hits.

Usando este nuevo procedimiento, los investigadores identificaron una estructura peptoide que se une rápida y selectivamente al antígeno protector del ántrax, una proteína relacionada con la toxina.

"Este trabajo fue el resultado de un gran esfuerzo de varias instituciones y representa un hito para el campo, "dijo Zuckermann.

Optimización de la síntesis, montaje, y los procesos de cribado proporcionan una estrategia escalable para generar y cribar grandes bibliotecas químicas de nanomateriales bidimensionales que pueden exhibir una unión potente y selectiva a las proteínas diana. Estas propiedades deberían permitir el descubrimiento rápido de materiales de unión específicos de patógenos y tener un impacto en muchas aplicaciones biomédicas como la detección, diagnósticos, y terapéutica.