Chimistes concevant non défini pour aider à capturer des agents nerveux mortels

Délivrés innocemment sur la pointe d'un parapluie ou d'une poignée de porte, les agents neurotoxiques sont l'incarnation même du calme, mais mortel. En coupant le contrôle musculaire pour respirer, le résultat final de ces agents de guerre chimique est l’asphyxie en quelques minutes douloureuses.

Traiter avec ces composés désagréables a généralement nécessité un cocktail de produits chimiques, mais de nouvelles recherches publiées dans Chimie - Une revue européenne expose une autre méthode de défense potentielle contre ces types d’armes. Des scientifiques de l’Ohio State University ont récemment exploré la possibilité d’utiliser ce qu’ils appellent des «paniers moléculaires» pour capturer des agents neurotoxiques ou d’autres agents nocifs en suspension dans l’air avec un espoir futur d’utilisation biologique.

Comment fonctionnent ces "paniers moléculaires"?

Jovica Badjic, professeur de chimie et de biochimie à la Ohio State University, a créé les molécules de concepteur sous la forme de paniers. Chaque molécule a un acide aminé sur le bord qui permet de spécifier ce que le panier va cibler. Lorsque l'équipe diffuse de la lumière ultraviolette sur ces molécules, les composés perdent des molécules de dioxyde de carbone, ce qui oblige le panier à se réunir et à s'agréger, capturant des agents neurotoxiques en cours de route pour former une masse collective.

Dans des recherches antérieures, ces molécules activées par la lumière ont formé un solide facilement éliminable. Bien que prometteur dans un réservoir d’eau, créer un solide à l’intérieur du corps n’est pas une bonne idée. Dans la dernière étude de Badjic, les paniers moléculaires contenant de l’acide glutamique se sont regroupés sous forme de nanoparticules au lieu d’un solide. Parce que ce sont de minuscules particules (50-100 nm de diamètre) restées en solution, elles pourraient théoriquement simplement passer à travers un corps humain et en sortir sans problème.

Les nanoparticules fascinent depuis longtemps la communauté des chercheurs en tant qu’outil prometteur pour l’administration de médicaments - en particulier pour lutter contre le cancer. Dans ce cas, au lieu de délivrer des substances dans le corps, le nouveau panier moléculaire de Badjic mise sur la suppression d’une substance. Une fois raffinées, les nanoparticules pourraient être consommées avant d'entrer dans les zones de conflit ou intégrées au cocktail de traitement actuel.

En ce qui concerne les agents neurotoxiques, la vitesse est un élément important de l’équation, car ils peuvent agir en quelques minutes ou s’étendre sur plusieurs jours.

«Je pense que le processus de reconnaissance moléculaire est assez rapide», déclare Badjic. "Si des nanoparticules sont déjà présentes dans le corps, vous réduisez la concentration d'agents neurotoxiques en solution et vous ralentissez le processus."

Les paniers moléculaires utilisés contreviendraient à l’objectif de l’agent neurotoxique de se lier à l’enzyme acétylcholinestérase (AChE). Les agents neurotoxiques se lient à l'AChE pour bloquer la production d'un neurotransmetteur permettant au corps de communiquer avec ses organes. En collectant les agents neurotoxiques et en les éliminant avant que cette connexion ne se produise, les paniers moléculaires pourraient prévenir ou réduire l'intensité de cette attaque dans le corps, ouvrant la voie à d'autres médicaments, tels que le diazépam et le midazolam (anticonvulsivants), bataille.

Les molécules de Badjic peuvent également être utiles lorsque le corps n’est pas sous un compte à rebours toxique. Les agents neurotoxiques et les pesticides partagent en réalité une structure moléculaire similaire - suffisamment similaire pour que les paniers moléculaires puissent également les détecter.

"Il y a environ 200 000 décès par an à cause des pesticides", dit Badjic. «C’est aussi un problème grave qui doit être résolu.» Bien qu’ils soient loin d’être aussi toxiques que les agents neurotoxiques, les pesticides jouent un jeu à long terme, car ils sont liés à des maladies telles que le cancer et la maladie d’Alzheimer.

Que ce passe t-il après?

«J'aimerais vraiment voir comment les paniers moléculaires fonctionnent dans les systèmes biologiques», déclare Badjic. L’équipe a déjà confirmé que les nanoparticules agissent dans l’urine; le sang est le prochain environnement à tester, bien que le test de solutions individuelles soit encore éloigné des panels biologiques complets.

À l'avenir, Badjic imagine que des nanoparticules creuses pourraient à la fois délivrer le cocktail d'agents neurotoxiques et collecter les restes à transporter à l'extérieur du corps.

«Je suis enthousiasmé par le résultat», a déclaré Badjic. "Je ne veux tout simplement pas aller trop loin devant."