Συνδυασμός τεχνογνωσίας για την ανάπτυξη τηλεκατευθυνόμενων νανοϋλικών

Συνδυασμός τεχνογνωσίας για την ανάπτυξη τηλεκατευθυνόμενων νανοϋλικών

«Ήταν κάπως τρελό», λέει η Beatriz Pelaz καθώς περιγράφει το ακαδημαϊκό της ταξίδι. «Αλλά το έκανα και μου βγήκε».

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Φέτος η Beatriz Pelaz τιμήθηκε με το βραβείο Young Researcher της Ισπανικής Βασιλικής Εταιρείας Χημείας (Royal Spanish Society of Chemistry) ως αναγνώριση της εξαιρετικής πορείας της στα πρώτα στάδια της καριέρας της.

Το 2017 η Pelaz και ο Pablo del Pino, ίδρυσαν από κοινού την ερευνητική ομάδα BioNanoTools στο CIQUS (Center for Research in Biological Chemistry and Molecular Materials) στο Πανεπιστήμιο Santiago de Compostela στην Ισπανία, μία από τις πολλές ερευνητικές ομάδες που συνυπάρχουν στο ερευνητικό κέντρο. Η ομάδα περιλαμβάνει ερευνητές από πολλά επιστημονικά πεδία και αναπτύσσει έξυπνα νανοϋλικά για ιατρικές και βιολογικές εφαρμογές. Ωστόσο, αυτό απέχει πολύ από εκεί που ξεκίνησε η Pelaz.

Ένα σκέλος της έρευνας της ομάδας περιλαμβάνει το σχεδιασμό υλικών που ανταποκρίνονται στη θερμότητα

«Στην πραγματικότητα έκανα μεταπτυχιακό στην οργανομεταλλική χημεία», θυμάται η Pelaz. «Αλλά με ενδιέφερε περισσότερο η πλευρά της βιολογίας». Η Pelaz πήρε τότε μια τολμηρή απόφαση. Μετακόμισε στη Σαραγόσα για να ξεκινήσει ένα προπτυχιακό πτυχίο βιοχημείας ταυτόχρονα με την έναρξη του διδακτορικού της.

Εκεί, η δουλειά της με τον Jesús Martínez de la Fuente, που αφορούσε έρευνα για τη σύνθεση υδατανθράκων για τη βιολειτουργικότητα των νανοσωματιδίων, εισήγαγε την Pelaz στη νανοτεχνολογία. «Το πεδίο ήταν εντελώς νέο για μένα εκείνη την εποχή, και επίσης πολύ διεπιστημονικό. Ήμουν πραγματικά ενθουσιασμένη με αυτό».

Η Σαραγόσα ήταν επίσης εκεί όπου γνώρισε τον del Pino, έναν βιοφυσικό που εντάχθηκε στην ομάδα του de la Fuente. Μετά από πέντε χρόνια συνεργασίας σε διαφορετικά έργα σε όλη την Ευρώπη, το δίδυμο των ερευνητών αποφάσισε να δημιουργήσει μια κοινή ερευνητική ομάδα, συνδυάζοντας την τεχνογνωσία τους για να εργαστούν προς έναν κοινό στόχο. «Ο κόσμος δυσκολεύεται να καταλάβει γιατί θέλαμε να έχουμε ισότιμες θέσεις σε μια ενιαία ομάδα», σχολιάζει η Pelaz. «Κατά καιρούς μας πιέζουν να διαχωρίσουμε την ομάδα, αλλά πιστεύουμε ότι είμαστε πιο αποτελεσματικοί όταν δουλεύουμε μαζί».

Η νανοτεχνολογία στηρίζεται στο μέγεθος των υλικών. Σε κλίμακα νανομέτρων, πολλά υλικά παρουσιάζουν ενδιαφέρουσες ιδιότητες που εξαρτώνται από το μέγεθος, συμπεριλαμβανομένων των οπτικών και ηλεκτρομαγνητικών ιδιοτήτων και των ιδιοτήτων φθορισμού. Είναι σημαντικό για την ομάδα BioNanoTools, τα νανοϋλικά να έχουν επίσης το σωστό μέγεθος για να αλληλεπιδρούν άμεσα με βιολογικά συστήματα όπως κύτταρα, πρωτεΐνες και αντισώματα.

«Η πρόκληση στη βιονανοτεχνολογία είναι να αποκτήσετε ένα πραγματικά αποτελεσματικό νανοϋλικό. Όταν σχεδιάζουμε ένα υλικό για να εκτελέσουμε μια ενέργεια, θέλουμε αυτή η δράση να συμβεί σε μια πολύ συγκεκριμένη περιοχή», εξηγεί η Pelaz. «Ο γενικός στόχος της ομάδας μας είναι να κατασκευάσει έξυπνα, αποτελεσματικά, τηλεκατευθυνόμενα νανοϋλικά που μπορούν να ενεργοποιηθούν ή να απενεργοποιηθούν χρησιμοποιώντας εξωτερικά ερεθίσματα».

Συνεργατική νοοτροπία

Σε ένα τέτοιο πεδίο που εξαρτάται από αλληλένδετες επιστημονικές κατευθύνσεις, το πλεονέκτημα των διαφορετικών ακαδημαϊκών υποβάθρων είναι προφανές. Οι Pelaz και del Pino μοιράζονται την ευθύνη για όλα τα έργα της ομάδας, αλλά διαχειρίζονται διαφορετικές ερευνητικές προσπάθειες, ανάλογα με το σύνολο των δεξιοτήτων τους.

Αυτή η συλλογική νοοτροπία αντικατοπτρίζεται σε όλη την ομάδα, όπου οι φοιτητές ενθαρρύνονται να αναπτύξουν δεξιότητες πέρα ​​από την ειδικότητά τους. «Έχουμε ανθρώπους από πολλά ακαδημαϊκά υπόβαθρα και νομίζω ότι αυτό είναι πολύ σημαντικό για την πρόοδο της έρευνας», λέει η Pelaz. «Συμμετέχοντες με διαφορετικά επιστημονικά υπόβαθρα θα έχουν απόψεις οι οποίες παρέχουν λύσεις από διαφορετικές οπτικές γωνίες».

Αυτό ίσως είναι το θεμέλιο της πολυσχιδούς γνώσης και εμπειρίας που δίνει στην ομάδα την αυτοπεποίθηση και τις δεξιότητες για την αντιμετώπιση των βιονανοϋλικών από τόσες οπτικές γωνίες. Ένας από τους μεγαλύτερους ερευνητικούς στόχους της ομάδας επικεντρώνεται στο σχεδιασμό βιομιμητικών νανοσύνθετων υλικών για τη χορήγηση φαρμάκων.

Τα αντισώματα φορτώνονται σε ένα πλασμονικό νανοϋλικό που προέρχεται από κύτταρα, το οποίο διαθέτει νανοράβδους χρυσού ως πρόσμιξη. Η ομάδα επιτρέπει σε αυτά τα σύνθετα νανοϋλικά να ενσωματώνονται σε ζωντανά κύτταρα, όπου παραμένουν αδρανή μέχρι να ενεργοποιηθούν από ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός.

«Συνδυάζοντας αυτές τις δύο ικανότητες, τις βιοσυμβατές πλασμονικές ιδιότητες και τις θερμικές ικανότητες των νανοράβδων χρυσού που απορροφούν το φως, μπορούμε να προκαλέσουμε ελεγχόμενη απελευθέρωση των αντισωμάτων», λέει η Pelaz.

Όμως, όπως όλοι οι ερευνητές, η Pelaz έχει επίσης κάτι στο οποίο έχει ιδιαίτερη προτίμηση. Χρησιμοποιώντας origami DNA, ελπίζει να δημιουργήσει νανοεκτυπωτές που μπορούν να προσδώσουν ιδιότητες στην επιφάνεια των νανοϋλικών με εξαιρετικό έλεγχο. Οι δομές DNA μπορούν να διπλωθούν με σχεδόν ατομική ακρίβεια για να σχηματίσουν εξαιρετικά εξειδικευμένες τρισδιάστατες δομές που η ομάδα προσπαθεί να προσαρμόσει για να εκτυπώσει συνδέτες στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων, για παράδειγμα, για να μιμηθούν τα πρωτεϊνικά μοτίβα που εκφράζονται σε ιικές μεμβράνες.

«Αυτή είναι μια πολύ θεμελιώδης μελέτη», εξηγεί η Pelaz. «Θα ήθελα να καταλάβω πώς η χωρική κατανομή και ο αριθμός των συνδετών (ligands) μπορεί να καθορίσει τη βιολογική μοίρα των νανοϋλικών». Ένα χρόνο μετά, αυτό το έργο βρίσκεται ακόμα σε πολύ πρώιμο στάδιο, αλλά η ομάδα ελπίζει ότι τελικά η συγκεκριμένη έρευνα θα τους βοηθήσει να σχεδιάσουν πιο αποτελεσματικά νανοφάρμακα.

Η ομάδα BioNanoTools φαίνεται σίγουρα σαν ένα ζωντανό και πολύ ενδιαφέρον ερευνητικό περιβάλλον. Όμως, ενώ η επιστήμη είναι προφανώς σημαντική, είναι σαφές ότι οι άνθρωποι ορίζουν την ομάδα για την Pelaz. «Για εμάς, είναι κρίσιμο να νιώθουν οι άνθρωποι άνετα στο εργαστήριο, να μαθαίνουν, αλλά και να το απολαμβάνουν. Νομίζω ότι το αγαπημένο μου πράγμα στην ομάδα είναι ότι μαζεύουμε πραγματικά ανθρώπους με διαφορετικά υπόβαθρα. Αυτό για μένα είναι υπέροχο γιατί ως χημικοί μόνο, δεν θα ήμασταν ικανοί να επιτύχουμε ή να αναπτύξουμε τις προσεγγίσεις πάνω στις οποίες εργαζόμαστε αυτήν τη στιγμή».

Πηγή: ChemistryWorld.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER