Jyväskylän yliopistossa selvitetään kultananoklusterien ja proteiinien vuorovaikutuksia Lumi-supertietokoneella. Tulosten perusteella päästään suunnittelemaan biosensoreita, jotka kykenevät havaitsemaan erilaisia sairauksia.

Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat aloittelevat kahta suurta laskentaprojektia, joihin he hyödyntävät Tieteen tietotekniikan keskuksen (CSC) Lumi-tietokonetta. Superkone on Euroopan tehokkain.

Bioint- ja Chiral-Sense-projekteissa tutkitaan kultananoklusterien toiminnallisuutta biologisia molekyyleja sisältävässä nesteympäristössä.

Tutkimuksessa testataan myös koneoppimismenetelmien tehokkuutta klusterin ja biomolekyylin välisten vuorovaikutusten ennustamisessa.

Klustereiden toiminnallisuuteen vaikuttaa ratkaisevasti se, kuinka niiden ulkopinta vuorovaikuttaa biomolekyylien kanssa.

”Jotta saisimme luotettavia ennusteita kokeellisten ryhmien testattaviksi, meidän täytyy tehdä satoja simulointeja eri rajapinnoista atomien tarkkuudella. Ilman Lumi-superkonetta emme voisi toteuttaa tätä tutkimusta”, taustoittaa projektien päätutkija María Francisca Matus.

Sveitsissä, Itävallassa ja Singaporessa toimivat kokeellista työtä tekevät tutkimusryhmät tarvitsevat ennusteita uudenlaisten biosensoreiden suunnitteluun.

Tulevaisuudessa sensorit voivat esimerkiksi etsiä ihmisestä mahdollisia sairauksia.

Toimivat myös syöpälääkkeiden täsmäkuljettimina

Kultananoklusterit ovat muutaman nanometrin kokoisia atomintarkkoja rakenteita. Niiden sisällä on metallinen kultaydin, joka on suojattu orgaanisten ligandimolekyylien kerroksella.

Ligandimolekyylien kemiallinen luonne määrittää klustereiden liukoisuuden eri ympäristöissä ja mahdollistaa klusterin orgaanisen ulkopinnan toiminnallisuuden ja vuorovaikutukset ympäristön kanssa.

”Esimerkkinä voidaan mainita sovellukset, joissa ulkopintaan kiinnitetään vaikkapa syöpäsolujen solureseptoreita tunnistavia peptidimolekyylejä ja syöpälääkemolekyylejä. Näin saadaan aikaan syöpälääkkeiden täsmäkuljettimia”, kertoo tutkimusryhmän johtaja, professori Hannu Häkkinen.

Klustereita voidaan käyttää myös biologisten molekyylien kemiallisina tunnistimina tai leimapartikkeleina, kun vaikkapa suuria proteiineja tai proteiineista koostuvia viruspartikkeleita kuvataan elektronimikroskoopin avulla.

(Kuva Jyväskylän yliopisto) Bioint- ja Chiral-Sense-projektien tutkijatiimiin kuuluvat Sami Malola (vas.), María Francisca Matus, Hannu Häkkinen ja Antti Pihlajamäki työnsä ääressä.

Lue myös:

Metallisille nanoklustereille riittää sovelluksia katalyysista biolääketieteeseen

Nanoklusterien pintakemia ohjaa uusien toiminnallisten materiaalien kasvua

Kultahiukkaset auttavat lääkkeen syöpäsoluun entistä tehokkaammin

Koneoppiminen ennustaa nanohiukkasten rakennetta

Tilaa Kemiamedian uutiskirje!

Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tärkeimmät tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista.

Arvomme uusien uutiskirjetilaajien kesken palkintoja.

Lue lisää ja tee tilaus täällä.

P.S. Oletko kemian seurojen jäsen? Jos haluat uutiskirjeemme myös vuonna 2023, käy uusimassa tilauksesi täällä.