Создана «венерина мухоловка» для токсинов и загрязнений

Ученые из дублинского Тринити-колледжа во главе с профессором Матиасом О. Сенге разработали новые биосенсоры, работающие, как венерина мухоловка. Они смогут избирательно улавливать загрязняющие вещества из внешней среды.

Набор таких биологических сенсоров представляет собой химически модифицированные пигменты — порфирины, способные обнаруживать, захватывать и удерживать необходимые молекулы. Подобные «датчики» могут применяться в таких сферах как экология, химия, медицина и охрана окружающей среды.

Порфирины и их аналоги, благодаря своей многоконтурной ароматической структуре, характерным электронным спектрам и способности образовывать сверхпрочные внутрикомплексные соединения практически со всеми металлами, находят широкое применение в качестве катализаторов, фотосенсибилизаторов (веществ, усиливающих реакцию на свет), органических полупроводников и сенсоров.

Каролис Норвайса, один из ведущих авторов статьи, объясняет, что измененные молекулы порфиринов похожи на венерины мухоловки. Они имеют согнутую структуру в форме седла, а обе лопасти с внутренней стороны содержат короткие жесткие жгутики. Они работают как спусковой крючок — взаимодействие загрязняющих веществ с этими «волосками» и приведет к их закреплению в молекуле порфирина.

В эксперименте ученые вводили поблизости активного центра посторонние молекулы фармацевтических и сельскохозяйственных загрязнителей, таких как пирофосфаты и сульфаты. Рецепторы реагировали на молекулы-мишени загрязняющего вещества, блокировали его в своей полости, создавая связывающий селективный карман и после этого меняли свой окрас. Данная способность подчеркивает ценность порфиринов как биосенсоров, ведь изменение цвета очень удобно свидетельствует об успешном поражении цели.

Открытие было опубликовано в рецензируемом научном журнале Angewandte Chemie International Edition, где также оповещается о начале общеевропейского проекта H2020 FET-OPEN под названием INITIO, направленного на обнаружение и удаление загрязняющих веществ из природы. Исследователи собираются продолжить работу по созданию искусственных ферментных катализаторов на основе порфиринов. В дальнейшем это поможет при мониторинге окружающей среды, обработке угроз и повысит безопасность проведения медицинской диагностики.