Disseny de químics sense definir per ajudar a capturar agents nerviosos mortals

Lliurats de forma innòcua a la punta d’un paraigües o una maneta, els agents nerviosos són l’epítom de la tranquil·litat, però mortal. En tallar el control muscular per respirar, el resultat final d’aquests agents de guerra química és l’asfíxia en qüestió de minuts dolorosos.

El tractament d 'aquests compostos desagradables ha requerit normalment un còctel de productes químics, però es publiquen noves investigacions a Química - Un diari europeu estableix un altre mètode potencial de defensa contra aquest tipus d’armes. Els científics de la Ohio State University van explorar recentment la possibilitat d’utilitzar alguna cosa que anomenen "cistells moleculars" per capturar agents nerviosos o altres agents nocius de l’aire amb esperança futura d’ús biològic.

Com funcionen aquestes "cistelles moleculars"?

Jovica Badjic, professora de química i bioquímica de la Ohio State University, va crear les molècules de disseny en forma de cistelles. Cada molècula té un aminoàcid a la vora que ajuda a especificar el objectiu de la cistella. Quan l'equip brilla llum ultraviolada sobre aquestes molècules, els compostos perden molècules de diòxid de carboni, que obliga a la cistella a reunir-se i agregar-se, recollint agents nerviosos al llarg del camí per formar una massa col·lectiva.

En investigacions anteriors, aquestes molècules activades per la llum formaven un sòlid fàcilment extraïble. Tot i que promet en un dipòsit d’aigua, la creació d’un sòlid dins del cos no és una gran idea. A l'estudi més recent de Badjic, cistelles moleculars amb àcid glutàmic es van unir com nanopartícules en comptes de sòlids. Com que són partícules diminutes (de 50 a 100 nm de diàmetre) i es mantenen en solució, podrien ser, teòricament, simplement passar per un cos humà i sortir sense cap problema.

Les nanopartícules han fascinat la comunitat investigadora com una eina prometedora per al lliurament de medicaments, especialment per combatre el càncer, durant molt de temps. En aquest cas, en lloc de lliurar substàncies al cos, la nova cistella molecular de Badjic es capitalitza en treure una substància. Una vegada refinats, es podrien consumir les nanopartícules abans d’entrar a les zones de conflicte o integrar-les al còctel de tractament actual.

Quan es tracta d’agents nerviosos, la velocitat és una part important de l’equació, ja que poden actuar en qüestió de minuts o estendre els dies.

"Crec que el procés de reconeixement molecular és bastant ràpid", diu Badjic. "Si ja hi ha nanopartícules al cos, reduïu la concentració d'agents nerviosos en solució i ralentitzeu el procés".

Les cistelles moleculars en aplicació corrien contra l’objectiu de l’agent nerviós per unir-se a l’enzim acetilcolinesterasa (AChE). Els agents nerviosos s'uneixen a AChE per bloquejar la producció d'un neurotransmissor que permet al cos comunicar-se amb els seus òrgans. Mitjançant la recopilació dels agents nerviosos i els bescuits abans d’aquesta connexió, les cistelles moleculars podrien prevenir o reduir la intensitat d’aquest atac dins del cos, preparant el camí perquè els altres fàrmacs, com el diazepam i el midazolam (anticonvulsivos), acabin batalla.

Les molècules de Badjic també poden utilitzar-se quan el cos no es troba sota un compte enrere tòxic. Els agents nerviosos i els pesticides comparteixen en realitat una estructura molecular similar: prou semblant que les cistelles moleculars també les podrien recollir.

"Hi ha al voltant de 200.000 morts per any a causa de pesticides", diu Badjic. "Aquest és també un problema seriós que cal abordar". Encara que no és tan tòxic com els agents nerviosos, els plaguicides juguen a llarg termini, ja que estan relacionats amb malalties com el càncer i la malaltia d'Alzheimer.

Què és el següent?

"M'agradaria molt veure com funcionen cistelles moleculars en sistemes biològics", diu Badjic. L'equip ja va confirmar que les nanopartícules treballen en l'orina; la sang és el següent entorn a provar, encara que les proves de solucions individuals encara es troben allunyades dels panells biològics complets.

En el futur, Badjic imagina que les nanopartícules buides podrien oferir el còctel de l'agent nerviós i recollir les restes per portar fora del cos.

"Estic entusiasmat amb el resultat", diu Badjic. "Simplement no vull arribar massa lluny".