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La nano-pompa che mangia gli agenti nervini (e rilascia un antidoto)

Enzimi racchiusi in idrogel consumano i composti tossici allo stato liquido, emettendo allo stesso sostanze che contrastano l'avvelenamento. In futuro potrebbero essere incorporati nelle divise militari.

Agenti nervini come quelli di tipo novichock potrebbero essere sconfitti da un cocktail di enzimi affamati.|Shutterstock

Nano-macchine a base di proteine e ghiotte di organofosfati, le sostanze altamente tossiche alla base degli agenti nervini, possono degradare i composti chimici velenosi mentre rilasciano, di pari passo, l'antidoto corrispondente. È quanto emerge da un lavoro di Ayusman Sen, chimico della Pennsylvania State University, di recente presentato nel corso del meeting annuale dell'American Chemical Society, a Boston.

 

L'esposizione ad agenti nervini come quelli del tipo novichok, di recente impiegati nell'avvelenamento della ex spia russa Sergei Skripal, nel Regno Unito, distrugge le funzioni muscolare causando convulsioni, spasmi, difficoltà respiratorie, fino all'arresto cardiaco e alla morte. Ma per l'enzima acido organofosforico anidrolasi, queste sostanze sono l'equivalente di cibo, o benzina.

Movimento benefico. Ayusman Sen e i suoi colleghi hanno ancorato le proteine a una membrana proteica gelatinosa, un idrogel, che hanno immerso in una soluzione acquosa contenente piccole quantità di un agente nervino. Quando si nutrono, questi enzimi trasformano l'energia chimica in energia meccanica. Se però il guscio in idrogel è costretto all'immobilità, per esempio perché ancorato a una superficie, l'energia meccanica degli enzimi si trasferisce al gel circostante: si crea così una sorta di pompa che attrae naturalmente le aree di fluido a più alta concentrazione di composti tossici.

 

in entrata e in uscita. Il team ha fatto un passo in più e ha riempito l'idrogel con una riserva di antidoto cui gli enzimi potevano gradualmente attingere. Mano a mano che gli organofosfati presenti nell'acqua venivano consumati, piccole quantità di antidoto erano rilasciate all'esterno, alla velocità di diversi micrometri (millesimi di millimetro) al secondo. Le nanometriche pompe salvavita funzionano con gli agenti nervini consegnati in forma liquida (per esempio come spray) e potrebbero essere implementate in gocce di gel con cui impregnare le divise in guerra, o da spalmare sulla pelle.

 

29 Agosto 2018 | Elisabetta Intini
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