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Campioni di ottimizzazione per la chimica ad alta velocità
Un nuovo modo per stampare e modificare campioni molecolari su nanoscala potrebbe significare una scoperta di farmaci e una sperimentazione scientifica più rapide. La chimica combinatoria, che espone una vasta gamma di molecole leggermente diverse a campioni in parallelo, è un modo estremamente veloce per vagliare le molecole di farmaci o per testare il modo in cui determinate molecole influenzano le cellule biologiche.
Ricercatori dell'International Institute for Nanotechnology della Northwestern University, a Chicago, guidati dal direttore Chad Mirkin , hanno escogitato un modo per preparare rapidamente il tipo più piccolo di array di chimica combinatoria. Hanno testato l'approccio esponendo le cellule staminali a campioni di diverse dimensioni di fibronectina, una proteina che svolge un ruolo importante nell'adesione, nella crescita e nella differenziazione cellulare. I ricercatori hanno utilizzato una tecnica di nanostampa precedentemente sviluppata dal gruppo di Mirkin, chiamata litografia a penna polimerica, che fornisce campioni a un substrato in parallelo tramite le punte di milioni di penne a forma di piramide.
L'innovazione consisteva nell'inclinare leggermente l'array man mano che queste molecole venivano depositate, in modo che le piramidi più vicine alla superficie facessero più contatto e lasciassero più materiale, mentre quelle più lontane ne lasciassero di meno. Mirkin e colleghi hanno scoperto che, inclinando una matrice di soli 0,01 gradi, potrebbero creare 25 milioni di depositi di fibronectina di diverse dimensioni e struttura.
Quando hanno applicato cellule staminali all'array, hanno scoperto che la dimensione delle molecole di fibronectina controllava la differenziazione di queste cellule. Nell'esperimento, abbiamo solo aggiustato le dimensioni, dice Mirkin, il cui gruppo ha pubblicato i risultati in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze all'inizio di questo mese
Potrebbe eventualmente essere possibile modificare altre caratteristiche dei campioni, come la composizione o la forma, utilizzando la stessa tecnica. Queste sono caratteristiche comuni esplorate dalle compagnie farmaceutiche, afferma Mirkin.
La tecnica che hanno sviluppato è estremamente potente con la generazione di un gran numero di funzionalità in parallelo, afferma Bing Yan , direttore della High-Throughput Analytical Chemistry Facility presso il St Jude's Children's Research Hospital di Memphis, nel Tennessee, che non era coinvolto nella ricerca. Il numero da solo è molto impressionante.
Insieme ai test antidroga, Yan afferma che l'approccio potrebbe essere utilizzato per testare la reattività dei catalizzatori e le proprietà di nuovi materiali.