ما هو الاقتران الحيوي؟
على ماذا يتم تطبيق الاقترانات الحيوية؟
ما هي أهم احتياجات الاقتران الحيوي؟
ما هو الهدف من الاقتران الحيوي؟
ما هو الاقتران الحيوي؟

 

تعتبر الاقترانات الحيوية مع البوليمرات الاصطناعية طريقة متعددة الاستخدامات لإضافة قيمة جديدة وميزات متقدمة وخصائص فريدة للجزيئات الحيوية. على وجه الخصوص، تمّ فحص اقترانات البوليمر والبروتين الذكية على مدار الثلاثين عامًا الماضية.

نظرًا لأنّ اقتران البوليمر الذكي بجزيء واحد يمكن أن يولد مفتاحًا نانويًا، فقد قام العديد من الباحثين بربط البوليمرات الذكية بالبروتينات لمجموعة كبيرة ومتنوعة من التطبيقات في فصل التقارب والعمليات الحيوية للإنزيمات وإيصال الأدوية والتشخيصات وأجهزة الاستشعار الحيوية وعمليات زراعة الخلايا بما في ذلك هندسة الأنسجة ومحركات الحمض النووي. لا تشتمل الجزيئات الحيوية التي يمكن اقترانها بالبوليمرات الذكية على البروتينات فحسب، بل تشمل أيضًا الببتيدات والسكريات المتعددة والحمض النووي والدهون وما إلى ذلك.

على ماذا يتم تطبيق الاقترانات الحيوية؟

 

حتى الآن، كان الاقتران الحيوي الارتباط التساهمي لمركبين بيولوجيين أو أكثر في نهاياتهما الجانبية، مقصورًا بشكل أساسي على الأسطح غير العضوية مثل الجسيمات النانوية المعدنية (NPs). ومن المعروف أنّ هذه الاستراتيجيات تعمل على تحسين الاستقرار والقابلية للذوبان والتوافق الحيوي والنشاط البيني للبروتينات. في الوقت الحاضر، هناك اهتمام متزايد بالتقنيات التي تسمح باقتران الجزيئات الحيوية أو الأصباغ أو البوليمرات بمواد متجددة.

في هذا الاتجاه المزدهر، يقدم السليلوز والبنى النانوية المشتقة منه فرصًا جديدة لتطوير مواد مبتكرة للتصوير الحيوي والتطبيقات التكنولوجية الأخرى. تتمثل إحدى مزايا استخدام المواد السليلوزية كدعم بيولوجي في طبيعتها القابلة للبلل وعدم السمية، ممّا يتيح تطوير بيئة مكروية متوافقة للبروتينات مقارنةً بالركائز الأكثر كارهة للماء مثل السيليكا.

أظهرت ركائز السليلوز إمكانات كبيرة لتقنيات الاقتران الحيوي. على سبيل المثال: (Turner et al). حيث ربط إنزيم (Rhus vernificera laccase) تساهميًا بالمواد القائمة على السليلوز باستخدام السائل الأيوني (1-butyl-3-methylimidazolium) لاستخدامها كأجهزة استشعار لاكتشاف المركبات مثل البوليفينول والأمينات العطرية والأمينوفينول (تيرنر، سبير، هولبري، دالي، روجر).

كما أنّ قابلية التبديل لتقارن البوليمر الذكية تفتح الباب أيضًا للاستخدامات المحتملة في تنسيقات موائع جزيئية، حيث يمكن استغلال الخصائص الفيزيائية والانتشار التفاضلي للفصل وتركيز المادة التحليلية وتوليد الإشارات. أظهرت منصات موائع جزيئية واعدة لإجراء قياسات تشخيصية في كل من الإعدادات السريرية ونقاط الرعاية. على الرغم من تحقيق خطوات كبيرة، إلا أنّ إمكانات هذه التكنولوجيا لم تتحقق بالكامل بعد ولا تزال هناك تحديات عديدة.

ما هي أهم احتياجات الاقتران الحيوي؟

 

أحد الاحتياجات البارزة المهمة هو التعامل مع المستضدات المخففة والعلامات الحيوية، لا سيما تنقيتها وإثرائها من السوائل البيولوجية المعقدة. تمّ تطوير نظام التقاط سطح القناة العكسية بشكل أكبر لعينات التحليل الحيوي. تمّ فحص كفاءة الالتقاط/ الإطلاق وإثراء اتحادات الأجسام المضادة (PNIPAAm) في قنوات متناهية الصغر مطعمة بـ (PNIPAAm) (ثنائي ميثيل سيلوكسان) باستخدام تدفق حلزوني، مفاعل دقيق دائري.

كان تجميد وتحرير الاتحاد مقيدًا بالنقل الجماعي من وإلى سطح _PNIPAAm) الوظيفي. كانت كفاءات النقل والامتصاص تعتمد على الحجم الكلي المتقارن (PNIPAAm – streptavidin) فوق (LCST)، وكذلك على ما إذا تمّ تسخين الاتحادات في وجود سطح مستجيب للمحفزات أو مجمعة مسبقًا ثم تدفقت عبر السطح. يؤدي الخلط وإعادة التدوير إلى زيادة معدل الإطلاق المقترن والحدة بشكل كبير بمجرد انخفاض درجة الحرارة إلى ما دون درجة حرارة انتقال الطور.

يمكن تحقيق تركيز اتحادات البروتين – البوليمر عن طريق التدفق المترافق المستمر في إعادة التدوير المسخن، ممّا يسمح بإثراء خطي تقريبًا للكاشف المترافق من أحجام أكبر. تمّ عرض هذه القدرة باستخدام كواشف الأجسام المضادة أحادية النسيلة المضادة لـ (p24 HIV) التي تمّ تخصيبها أكثر من خمسة أضعاف باستخدام هذا البروتوكول. كما تمّ إنشاء مصائد سطحية تستجيب للأس الهيدروجيني في جدار القناة بنفس الطرق. توفر هذه الدراسات نظرة ثاقبة على آلية الالتقاط الذكي للبوليمر والبروتين المتقارن وإطلاقه في القنوات المطعمة وتظهر إمكانات وحدة التنقية والإثراء هذه لمعالجة عينات التشخيص.

ما هو الهدف من الاقتران الحيوي؟

 

كان الهدف الإضافي للاقتران الحيوي لمجمعات Ru (II) الفسفورية هو اتباع حركة/إعادة تنظيم الدهون عند ربط الجزيء الحيوي بالجسيم الشحمي. تمّ تحقيق اقتران الدهون إلى 1 و3 عن طريق تفاعل المجموعة الأمينية من ديبالميتويل – فوسفاتيديل – إيثانولامين مع مجموعات الكربوكسيل من 1 و3 عبر الإستر المنشط (N-hydroxy succinimide) متبوعًا ببتيد اقتران مع (dicyclohexyl carbodiimide). أعطى هذا البروتوكول مشتقات ثنائي الدهن، في عوائد منخفضة إلى متوسطة وقد تمّ تصميم مركب لاختبار كيفية تأثير موقع الاقتران الحيوي على الخصائص الفيزيائية الضوئية لمشتقات الدهون وتفاعلها مع النماذج الدهنية.