新しいポリマーが危険な腎臓疾患を警告

Anonim

急性腎障害の進行期は、患者の半分までで致死的であり得る。 研究者らは、治療がまだ比較的単純であり、予後が良好である初期段階で疾患を検出することが可能であると述べている。 この救命診断技術の鍵は、ワルシャワのポーランド科学アカデミーの物理化学研究所で設計された新しいポリマーです。

腎臓病の初期段階を検出できる可能性のある低コストの診断ツールの化学心臓部は、Ph.D.によって開発された特殊なポリマーです。 Zfia Iskierko学生はKrzysztof Noworyta博士の監督下にいます。 このポリマーは、ヒト血液中に天然に存在するタンパク質であるリポカリン-2(NGAL)のみを効果的に捕捉するように設計され、注意深く構築された。 臨床医にとって、この化合物の濃度の増加は、症状のない急性腎障害の有益なシグナルである。 ポーランド国立科学センターからの助成を受けてポリマーの実施に関する作業がデントンのノーステキサス大学、ワルシャワ科学アカデミー物理学研究所、国際分子生物学研究所と共同で行われた細胞生物学。

バイオマーカなどの生物学的に重要な化合物が含まれており、体液中の濃度の変化や変化が患者の健康に関する情報を保持しています。リポカリン-2、急性腎臓傷害のためのタンパク質バイオマーカー "とDr. Noworytaは述べています。

急性腎不全とも呼ばれる急性腎障害は、1000人中3人に起こります。 しかし、病院の病棟では、状況はさらに深刻です。病院の患者の40%がこの病気に苦しむ可能性があります。 早期診断では、急性腎障害の影響は可逆的である。 しかし、疲労、嘔吐、意識の変化などの症状の明確な症状は、可能な合併症が生命に重大な脅威となるときの開発の進んだ段階にのみ現れ、最も進んだ段階で死亡率は50パーセント。 病気の後期に起こる腎障害は永続的であり、透析または腎臓移植を継続する必要があります。

「急性腎障害が発生する前に、患者の血液中にリポカリンの濃度が上昇するので、この化合物の分子の形状と性質だけに適した分子空洞がその構造内にあるポリマーを考案した。他のタンパク質がそれらに捕われてしまうのは非常に小さい」と博士は説明する。 ACS Applied Materials&Interfaces ジャーナルに掲載されたZofia Iskierko氏の筆者です。

新しいポリマーは、分子インプリンティングによって調製した。 リポカリンの分子は、最初に、それ自体の特徴的な特定の位置でタンパク質と結合する、適切に選択された(いわゆる機能性の)モノマーによって取り囲まれていた。 次に、官能性モノマーと組み合わせた架橋性モノマーを導入した。 その後、これらのモノマーを重合に付し、その後、得られた構造からリポカリンを洗い流した。 最後に、リポカリン分子に局所的な化学的特徴ならびにそのサイズおよび形状の両方の点で一致する分子空洞を有する安定なポリマーフィルムが得られた。

「試験溶液中のリポカリン分子がこのようにして形成されたポリマーと接触すると、それらのいくつかは空洞内に沈着する可能性がありますが、タンパク質はかなり大きく、ポリマーネットワークを通って移動することを嫌います。したがって、ポリマーの構造は人工的にゆるめて、リポカリン分子が最大限の空洞にアクセスできるようにするために十分にゆるめなければなりませんでしたが、ポリマーフィルムが崩壊することはありませんでした。

IPC PAS研究者は、有機金属骨格(MOF)無機 - 有機微孔質材料を使用することによって十分な機械的強度を保持しながら必要な空隙率を得た。 構造上、MOF材料は、メッシュサイズが金属原子の種類および使用される配位子に依存する三次元格子に似ている。 実際の認識フィルムが製作されたのは、この構造フレーム上にあった。 リポカリン分子を除去する過程でポリマーが固定化された場合、余分なMOF骨格も破壊された。 この処理はまた、ポリマー表面の伸張をもたらし、タンパク質分子に利用可能な空洞の増加をもたらし、化学センサのより良い感度を保証した。

ポリマー質量は、リポカリン分子を捕捉した後に増加する。 そのため、小型の圧電発振器に搭載する場合は、測定が容易な発振周波数を下げる必要があります。 分子キャビティ内のリポカリン粒子の存在を確認する別の方法は、認識電界の変化を測定することであり、これは処理電界効果トランジスタ成分を流れる電流を変化させる。 シンプルさと信頼性のために、この後者の解決策は、大量生産のために設計された市販の化学センサに特に適している。

「我々の研究は基本的で実験室的な性質を持っていますが、リポカリンを捕捉するポリマーの調製から病気の予防と早期治療のための低コストの検出器の大量生産まではまだまだ長い道のりです。カトナー

このテクノロジーを使用した診断は、今日のグルコースメーターを使用して血糖を検査するのと同じくらい簡単になります。スマートフォンに適切に選択されたポリマー認識フィルムを備えた簡単な取り外し可能な化学センサーを接続し、少し生理学的液体を塗布して結果を待ちます。

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