Wyniki najnowszych badań nad hydrożelami, jako materiałami umożliwiającymi detekcję różnorakich molekuł zaprezentowane zostały przez doktora Takashi Miyata z Kansai University (Japonia) na "Trzeciej Międzynarodowej Konferencji Smart Materials, Structures&Systems" odbywającej się na Sycylii.

"Opracowane w naszym laboratorium hydrożele to polimerowe układy, w strukturze których znajdują sięámiejsca reagujące na obecność pewnych cząsteczek chemicznych, które zamierzamy wykrywać. Pojawienie się pożądanych molekuł powoduje - w zależności od typu żelu - rozluźnienie lub stężenie jego struktury, inaczej mówiąc żel staje się bardziej zwarty lub luźny" - wyjaśnia dr Miyata.

Wrażliwość hydrożeli uzyskiwana jest poprzez wprowadzenie do ich struktury grup reaktywnych, do których specyficznie mogą wiązać się analizowane cząsteczki chemiczne, np. cukry proste, fragmenty DNA, czy substancje obecne w większej ilości w ciele osoby chorej na nowotwór, stąd określane jako markery nowotworów.

Nowe hydrożele mogą albo stawać sięábardziej zwarte, albo rozluźniać swą strukturę żelową - reakcja na poszukiwaną cząsteczkęázależy od sposobu zaprogramowania i przygotowania żelu. A intensywność transformacji żelu, w porównaniu do wzorca, może być mierzona przy pomocy aparatury analitycznej, co pozwala na określanie ilości interesującej nas substancji w otoczeniu hydrożelu.

Doktor Miyata, podczas konferencyjnego wystąpienia zaprezentował wyniki badań różnych hydrożeli, za pomocą których wykrywał obecność cukrów prostych (np. glukozy). Taki żel, w swej wewnętrznej strukturze zawierał cząsteczkę, która silnie wiązała się z glukozą zawartą w otoczeniu żelu, co powodowało rozerwanie się struktury polimeru (hydrożelu) i rozluźnienie jego zwartości.

Innym przykładem był żel, zaprogramowany na wykrywanie konkretnych fragmentów kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) w analizowanej próbce - ten typ układu pozwalał na detekcję łańcuchów DNA, których struktura różniła się zaledwie pojedynczym nukleotydem (cegiełką budującą DNA). Tak precyzyjne wykrywanie DNA było możliwe, dzięki wykorzystaniu innych łańcuchów kwasu dezoksyrybonukleinowego, które niczym pomosty łączyły polimerową strukturę hydrożelu, a z którymi komplementarnie wiązały się fragmenty DNA zawarte w badanej próbce.

W tym przypadku, odwrotnie jak w żelu użytym do wykrywania glukozy, układ kurczył się, gdy analizowana próbka zawierała DNA o właściwej dla tego czujnika sekwencji nukleotydów.

Według doktora Miyata, hydrożele umożliwiające wykrywanie przeróżnych molekuł dają szansę na opracowanie nowych metod analitycznych dla nauk biomedycznych oraz mogą zostać w przyszłości wykorzystane jako nowoczesne układy pozwalające na usuwanie z organizmów żywych niepożądanych związków chemicznych np. groźnych toksyn, czy innych patogenów. KLG

PAP - Nauka w Polsce

bsz