Lacasa este o enzimă cunoscută pentru capacitatea ridicată de oxidare a unui spectru larg de substraturi în natură, pentru aceasta folosește oxigen din aer și eliberează apa ca singur produs secundar. O nouă versiune mutantă a acestei enzime menține capacitatea sa de oxidare-reducere în condițiile dure de mediu ale fluxului sanguin.
„Obiectivul acestui mutant este să acționeze ca un element al unei baterii care generează curentul necesar pentru funcționarea dispozitivelor nanoscopice implantabile în vasele de sânge”, explică cercetătorul de la Institutul de Cataliză și Petrochimie al CSIC și responsabil cu lucrarea, Miguel Mayor.
Capacitatea de oxidare-reducere a formelor originale de lacasă este practic inhibată de pH-ul sângelui și de compoziția ridicată a sării. Potrivit cercetării, publicată astăzi în revista Chemistry & Biology, activitatea de sânge a lacezei mutante este de 42.000 de ori mai mare decât cea a aceleiași enzime în starea sa inițială.
După cum explică CSIC într-un comunicat de presă, procesul de a da naștere mutantului s-a bazat pe evoluția direcționată. Această metodologie recreează procesele de evoluție naturală adaptate mediilor dorite. Cercetătorul CSIC mărturisește că „a fost necesară o explorare masivă a bibliotecilor mutante și analiza a peste 10.000 de clone pentru a proiecta mutantul adecvat: laccasa ChU-B”.
Atât versiunea menționată a enzimei, cât și metodologia dezvoltării acesteia au dat naștere brevetelor CSIC.
„Nanochipul prodigios”
În același mod în care, în natură, lacul acceptă electroni din diferite substraturi, atunci când este imobilizat în catodul unei nanopile, acesta ia electronii de la anod, unde o altă enzimă oxidează glicemia. În acest fel se produce un curent electric continuu care permite generarea puterii necesare pentru ca întregul dispozitiv să funcționeze.
Obiectivul acestei surse de energie este de a alimenta cipuri implantabile care informează wireless spitalul și în timp real despre concentrația diferiților metaboliți din sângele pacientului, cum ar fi glucoza, oxigenul și insulina, relatează CSIC într-un declarație.
Pentru aceasta, au un traductor care transportă o antenă care trimite informațiile la bazele de date ale spitalului și un biosenzor însărcinat cu măsurarea parametrului dorit. Primarul indică faptul că, „în funcție de parametrul de măsurat, biosenzorul va necesita o enzimă sau alta”. În cazul oxigenului, de exemplu, lacaza mutantă poate servi de asemenea ca o enzimă de măsurare, deoarece este sursa pe care o folosește pentru a capta electroni. Cu toate acestea, pentru a măsura glucoza va fi necesară o enzimă glucoză oxidază.
Pentru cercetătorul CSIC, „această lucrare reprezintă un avans remarcabil pentru aplicarea lacaselor în proiectarea nanobiodevizelor în scopuri biomedicale”. Primarul explică: „Mutantul capabil să acționeze în sânge ar putea fi unit în viitor de alții capabili să funcționeze în lacrimi și alte fluide fiziologice umane.”
Cercetarea, rezultatul colaborării cu cercetători din opt universități și centre de cercetare internaționale și două companii private; Face parte din proiectul 3D-nanobiodevices al VII-lea Program-cadru al Uniunii Europene.
