Айше ЖУРНАЛ Выделите

Открыть Химическая технология серповидноклеточной анемии

В борьбе с болезнью, инженеры-химики расширили нескольких биомедицинских областях. Например, они внесли значительный вклад в понимание серповидно-клеточной анемии. Основным клиническим проявлением заболевания является препятствие кровотока (vasooclusion) в красных кровяных клетках. Половина объема крови человека занимают красные кровяные клетки, которые выполняют основные функции крови: запас кислорода. При этом высокая доля объема кровотока возможно только потому, что эритроциты становятся мягкими и деформируемые. Кровоток это процесс присущие низкой стабильности, которые могут быть потеряны, если количества красных кровяных телец увеличивается незначительно (состояние, называемое эритроцитов), или если жесткости эритроцитов крови увеличивается - механизм серповидно-клеточной анемии.

П. Г. Векилов, из Univ. Хьюстон Depts. химических и биомолекулярных инженерии и химии, основное внимание на достижения глубокого понимания патофизиологии серповидно-клеточной анемии, а также о проблемах и возможностях, что развивающиеся для лечения серповидно-клеточной анемии создает для инженеров-химиков. В статье Перспектива ", инженеров-химиков и глубокое понимание Human Disease", появится в октябрьском номере журнала Айше.

Дрепаноцитоз диагноз был впервые поставлен в 1910 году. В 1949 г. Полинг и его группа обнаружила, что гемоглобин с серповидно-клеточной больных избыток положительного заряда, и они объяснить эту разницу в аминокислоту глутамат мутация в гидрофобных валин, которая позволяет связаться с другими гидрофобных аминокислот из соседней молекулы . Мутировал белок, известный как серповидно-клеточной гемоглобина (ОБД), формы 14-члена волокон при определенных условиях. Наличие валина позволяет гидрофобные контакты между ним и три других гидрофобных аминокислотных остатков, из соседней молекулы ОБД. Волокна растягиваются и деформируются красных кровяных клеток, делая их более жесткими. Это увеличило жесткость увеличивается вязкость крови, что делает кровотока более восприимчивы к обструкции. В свою очередь, обструкция кровотока причин тканей и органов ущерб, боль, и часто смерть.

Данные о скорости зарождения и задержки зарождения при различных концентрациях и температурах ОБД дают возможность судить о механизме зарождения однородных волокон ОБД. Недавно было показано, что двухступенчатый механизм относится к зарождению волокон ОБД. Динамические рассеяния света мониторинга решений ОБД показали метастабильных кластеров плотной жидкости, схожими с синтазы белков lumazine и лизоцим.

Воздействия гема (молекулы выпущен в больших количествах в серп эритроцитов в связи с авто-окисления гемоглобина мет-гемоглобина, который имеет более низкую устойчивость) по полимеризации ОБД были изучены. Недавно было показано, что микромолярных количество свободного гема может повысить ставки зарождения и роста волокон полимера ОБД два порядка. Удаление свободной тема полностью аресты полимеризации. В присутствии гема, доля объема, занятого плотных

жидких предшественника волокна ядра увеличивается на несколько порядков, что приводит к соответствующему увеличению скорости нуклеации. Вероятном механизме действия гема повышается притяжения между молекулами гемоглобина, который понижает свободную энергию прекурсоров кластеров.

Понимание последствий тема предоставляет другой цели в поисках стратегии лечения. До сих пор все стратегии были основаны на снижение концентрации гемоглобина, серповидно-клеточная. Наиболее успешные из этих подходов, использования оксимочевины, является эффективным менее чем 50% пациентов. Удаление свободных тема, например, путем вяжущих, или уменьшение ее освобождения, вводя антиоксидантным наркотиков в красном цитозоле клетки, могут быть альтернативные пути лечения.

Первый открытый вопрос для инженеров-химиков Так малых молекул может влиять на взаимодействие между молекулами белка в растворе. Ученые должны выдвинуть и проверить механизм, согласно которому решение компонентов в концентрациях, ниже, чем у белка может повлиять на взаимодействие между белковыми молекулами.

Дополнительные вопросы связаны роль свободного гема. Неопределенность по поводу изменчивости концентрации свободных тема среди серповидно-клеточной пациентов, связанных с механизмами взаимодействия гема с красным клеточных мембран и компонентов плазмы крови. Другие вопросы сделки с возможно захвата или изменения тема освобождены гемоглобина в красных клетках так, чтобы его вредное воздействие на полимеризации ОБД можно было бы предотвратить.

Обструкция кровотока в относительно широком венул, а не в узких капиллярах, предполагает, что сдвиговые течения могут быть вовлечены в полимеризации ОБД. Понимания влияния сдвигового течения на HBS полимеризации имеет две большие пробелы. Теории tanktreading движения (движения сродни гусеницами военных танк) скорректирована с учетом жесткости и других свойств мембран эритроцитов, чтобы оценить скорость сдвига внутри эритроцитов. И теория воздействия сдвигового течения от скорости зарождения и механизмы полимеров ОБД должна быть разработана и экспериментально проверена. Инженеры-химики, вооружившись знаниями в фазе динамики и решения физической химии и глубокое понимание сложности системы, являются уникальной квалификацией для решения этих вопросов.