Auf der Suche nach pharmazeutischen Wirkstoffen wie neuen Impfstoffen müssen ihre Entwickler regelmäßig Tausende verwandter Kandidatenmoleküle scannen. Neue Technologie ermöglicht dies im Nanomaßstab, wodurch der Einsatz von Materialien und Energie minimiert wird.
Mit der neuen Technologie können mehr als 40.000 Moleküle auf einer Fläche kleiner als ein Stecknadelkopf synthetisiert und analysiert werden. Diese Methode, die durch interdisziplinäre Forschung in Dänemark entwickelt wurde, verspricht eine drastische Reduzierung der Materialmenge, der Energie und der wirtschaftlichen Kosten für Pharmaunternehmen.
Das Verfahren funktioniert mit Seifenblasen als Nanocontainer. Dank der DNA-Nanotechnologie können mehrere Zutaten in Behältern gemischt werden.
Die Volumina sind so gering, dass der Materialverbrauch damit verglichen werden kann, einen Liter Wasser und ein Kilogramm Material anstelle aller Wassermengen in allen Ozeanen zu verwenden, um Material zu testen, das der gesamten Masse des Mount Everest entspricht. Dies ist eine beispiellose Einsparung an Aufwand, Material, Arbeit und Energie“, sagt Teamleiter Nikos Hatzakis, Assistenzprofessor für Chemie an der Universität Kopenhagen.
Die endlosen Einsparungen an Zeit, Energie und Arbeit werden von grundlegender Bedeutung für jede Entwicklung der Synthese und Bewertung von Arzneimitteln sein, sagt Ph.D. Studentin Mette G. Malle, Erstautorin und derzeitige wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Harvard University, USA.
Die Arbeit wurde in Zusammenarbeit zwischen der Hatzakis-Gruppe, der Universität Kopenhagen und der Universität Süddänemark durchgeführt. Das Projekt wurde durch ein Stipendium des Exzellenzzentrums der Willum Foundation unterstützt.
Die resultierende Lösung wird als kombinatorische Fusion von Lipid-Nanocontainern mit einem einzelnen Partikel auf der Grundlage einer DNA-vermittelten Fusion bezeichnet, abgekürzt als SPARCLD.
Der Durchbruch beinhaltet die Integration von Elementen aus normalerweise recht weit entfernten Disziplinen: synthetische Biochemie, Nanotechnologie, DNA-Synthese, kombinierte Chemie und sogar maschinelles Lernen, eine Disziplin der KI (künstliche Intelligenz). Die Methode liefert Ergebnisse in nur sieben Minuten.
Was wir haben, kommt dem Echtzeit-Lesen sehr nahe. Das bedeutet, dass Sie Ihr Setup anhand von Messwerten ständig moderieren können, was einen erheblichen Mehrwert bietet. Wir gehen davon aus, dass dies zu einem Schlüsselfaktor für die Industrie werden wird, die die Lösung implementieren möchte – sagen Wissenschaftler.
Die Studie wurde im Fachjournal Nature Chemistry veröffentlicht.
2022-04-06 17:33:01
Autor: Vitalii Babkin