Các nhà nghiên cứu tại Tokyo Tech đã tiết lộ rằng một thụ thể nhân tạo ưu tiên liên kết các hoocmon steroid nam từ hỗn hợp nội tiết tố nam và nữ trong nước. Dựa trên những phát hiện của họ, họ đã thành công trong việc chuẩn bị một hệ thống phát hiện nguyên mẫu cho các kích thích tố nam ở cấp độ nanogram. Thành tựu này có thể dẫn đến sự phát triển của các thiết bị phân tích siêu nhạy trong chẩn đoán y tế và xét nghiệm chống doping trong thể thao.

Ảnh: Các thụ thể tổng hợp ưu tiên liên kết một hormone nam. Các thụ thể có một khoang bên trong với đường kính khoảng một nanomet.

Các nhà hóa học tại Phòng thí nghiệm Hóa học và Khoa học Đời sống của Tokyo Tech đã thiết kế và phát triển một thụ thể tổng hợp hình viên nang có thể phân biệt giữa các hoocmon steroid nam và nữ. Cụ thể, thụ thể thể hiện mối quan hệ ràng buộc cao bất thường đối với nội tiết tố nam androgenic trong nước.

Thành tựu này là một ví dụ điển hình của thiết kế y sinh - việc tạo ra các hệ thống bắt chước các ý tưởng từ thiên nhiên. Các tác giả cho biết: "Các thụ thể sinh học tự nhiên có thể nhận ra sự khác biệt nhỏ về cấu trúc giữa các hoocmon steroid nam và nữ bằng cách sử dụng túi protein, tuy nhiên thật khó khăn khi mô phỏng chức năng này một cách nhân tạo”.

Chìa khóa cho sự đột phá của nghiên cứu là thiết kế độc đáo của khoang (bắt chước túi tự nhiên nhưng sử dụng các thành phần không tự nhiên) trong thụ thể. Khoang này, được bao quanh bởi các khung polyaromatic được giữ cùng với các ion kim loại, cho phép thụ thể hoạt động như một vật chứa bán cứng - một loại đủ linh hoạt để bổ sung cho hình dạng của hormone và tạo ra các tương tác liên kết hiệu quả.

Nghiên cứu, được thực hiện bởi Michito Yoshizawa, Masahiro Yamashina và đồng nghiệp, là sự tiếp nối công việc trước đây của nhóm về phát triển các hạt nano sáng tạo cho một loạt các ứng dụng sinh học trong lĩnh vực y tế và môi trường.

Các thí nghiệm của họ cho thấy thụ thể tổng hợp ưu tiên liên kết với hormone giới tính steroid theo thứ tự tương tự như thụ thể androgen tự nhiên, bắt đầu bằng các hormone nam như testosterone và androsterone, tiếp theo là hormone nữ như progesterone và beta-estradiol. Khi được đặt trong hỗn hợp nội tiết tố nam và nữ lơ lửng trong dung dịch nước ở 60 độ C trong mười phút, thụ thể chỉ liên kết testosterone với độ chọn lọc hơn 98%. Mức độ chọn lọc cao này đã đạt được ngay cả khi hỗn hợp chứa một lượng lớn nội tiết tố nữ.

Sử dụng phân tích tinh thể học tia X, các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy khoang hình cầu bị biến dạng thành hình elip khi đóng gói testosterone. Họ nói rằng sự thay đổi về hình dạng này góp phần tăng cường tương tác giữa các phân tử giữa thụ thể và hormone.

Đi thêm một bước nữa, nhóm nghiên cứu đã nghĩ ra cách sử dụng thụ thể để phát hiện một lượng cực nhỏ hormone nam. Họ đã chuẩn bị một phức hợp thuốc nhuộm thụ thể phát ra huỳnh quang màu xanh lục mà không có testosterone. Các nhà nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi hình dung rằng thụ thể tổng hợp của chúng tôi sẽ được sử dụng để phát triển các thiết bị phân tích siêu thực tế cho các hormone giới tính steroid, từ các công cụ y tế đến kiểm soát doping trong thể thao, trong tương lai gần".

P.T.T (NASATI), theo https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=52642.php, 23/04/2019