الانابيب النانوية الببتيدية Peptide nanotube

في عام 1993 توصل الباحث Ghadiri وجماعته الى اكتشاف غاية في الروعة الا وهو الانابيب النانوية الببتيدية ونشر بحثه في مجلة الطبيعة nature وبعنوان الانابيب النانوية العضوية ذاتية التجميع المعتمدة على الببتيد الحلقي . تتكون الانابيب النانوية المتكونة من الببتيد الحلقي من عدد متساوي من الـ  D-aminoacidوالـ  L- aminoacid. حيث اوضح الباحث Ghadiri وجماعته ان هذه الجزيئات هي ذاتية التجميع من خلال الارتباطات بأواصر هيدروجينية وتداخلاتها في الانابيب النانوية والتي بدورها تتجمع ذاتيا بهيئة انابيب نانوية متوازية ومنتظمة وبشكل مصفوفة من الانابيب ويحدد عدد وحدات الاحماض الامينية في اقطار الحلقة القطر الداخلي للأنبوب النانوي وكمثال فإن القطر للحلقة المتكونة من 12 حامض اميني فإن قطرها الداخلي سيكون 1.3 نانوميتر وتتغاير المجاميع الوظيفية الكيميائية الموجودة في الاسطح الخارجية للأنابيب النانوية بتغاير تركيب مكونات الاحماض الامينية في الحلقة .

واشار الباحث ((Ghadiri, 1993 الى عدد من تطبيقات الأنابيب النانوية في التقانة الاحيائية والتقنيات الطبية الحيوية ومن اكثر هذه التطبيقات روعة هي ذلك النمط الجديد من المضادات الحيوية المستخدمة في علاج الاخماج البكتيرية والتي اكتسبت صفة المقاومة للمضادات الحيوية التقليدية والشائعة الاستخدام . ويعود هذا النوع من العقاقير او الادوية الى مجموعة من الأدوية او العقاقير التي يطلق عليها بالأدوية او العقاقير الذكية والتي تشكل بديلا غير مسبوق للمضادات الحيوية الشائعة والتي اصبحت بلا جدوى بسبب تطوير البكتيريا المقاومة الفعالة تجاهها وبذلك يمكن ان تساعد العقاقير الذكية في حل مشكلة المقاومة للمضادات . تمت الاشارة الى دور الببتيدات الحلقية في الفضاء الحيوي على البكتيريا المرضية ولعبها دور مضادات حيوية في هذا المجال ولأول مرة من قبل الباحث Fetrnandez-Lopez وجماعته في بحث نشرته مجلة الطبيعة nature في عام 2001 الى امتلاك الببتيدات الحلقية لخصائص ضد مايكروبية (الشكل ) واطلق على هذه الجزيئات الفعالة فيما بعد مصطلح  nanobiotics وتتشكل من مقطعين nano أي صغروي او متناهي في الصغر و biotics من antibiotics .

يعتمد عقار النانو الحيوي nanobiotics الجديد على ببتيدات حلقية ذاتية التجميع مخلفة صناعيا synthetic , self assembling peptide nanotubes من الممكن تصنيعها على هيئة " انابيب " او " دبابيس " نانوي متناهية الصغر تؤدي الى تنقيب جدران البكتيريا المرضية المقاومة لأغلب مضادات الحياة المعروفة . وقد حققت الببتيدات الحلقية الطبيعية نجاحاً مشهوداً في مقاومة الجراثيم المخمجة للحيوانات والنباتات وانتجت مضادات حيوية ببتيدية طبيعية مثل المضاد الحيوي الباستراسين " bacitracin " . ويعود نجاح المضاد النانوي المخلق الجديد تجاه البكتيريا المرضية مثل المكورات العنقودية المقاومة لمضادات الحيوية ال عدم تعرف البكتيريا النانوية ذاتية التجمع والتي تتكون حلقاتها من احماض امينية خاصة ويبلغ قطر حلقاتها 2.5 نانوميتر وتستخدم ملايين تنجذب كيميائيا واحدة تجاه الاخرى وتتجمع ذاتيا لتكوين جزيئات اكبر فأكبر وبهيئة انابيب طويلة متنامية ، تعمل مجموعة الانابيب المتجاورة بهيئة مصفوفة array على فتح ثقوب اكبر فأكبر والتي تمزق الغشاء السايتوبلازمي مما يؤدي الى تشتت الجهد الكهربائي الخارجي والى تعرض عضياتها الداخلية للمؤثرات الخارجية مؤدية الى موت الخلية البكتيرية .

اظهرت النتائج ان لهذه المجموعة من الببتيدات النانوية ذاتية التجميع المخلقة كيميائيا فعالية عالية تجاه البكتيريا المخمجة للفئران شملت عددا كبيراً من البكتيريا وأهمها بكتيريا MRSA وهي بكتيريا المكورات العنقودية المقاومة للميثاسيلين Staph aureus واشريكيا القولون Escherichia coli والزوائف الزنجارية Pseudomonas aeruginosa والانتيروكوكس فيكالس Enterococcus faecalis .

حلقات غاديري تتركب الحلقات الببتيدية التي اطلق عليها اسم الباحث الاول الذي اكتشفها في عام " Ghadiri " 19931 وسميت حلقات غاديري تتركب هذه الحلقات من نمط متنوع ومبتكر من الاحماض الامينية الصنعية ومزودة بسلاسل من الاحماض الامينية الجانبية والمتجهة الى الخارج والتي تعمل كمجسات ولها القدرة على الاستجابة للمؤثرات البيئية المحيطة بها ويتم التحكم في شكل وحجم وتركيب جزيئات المجسات عن طريق تفاعلات كيميائية محددة ، حيث تمكن الباحث غاديري وفريقه البحثي من انتاج حوالي 50 الف من الاشكال المتغايرة والمتنوعة وخلال فترة اسبوع فقط وهذا يعود الى المرونة الواسعة والهائلة لهذه الجزيئات لإعادة التشكل وتكوين تراكيب تختلف واحدة عن الاخرى باختلافات بسيطة ولكنها مهمة لكي تتلائم مع الانواع المتعددة من البكتيريا المرضية .

(الشكل ) الانابيب النانوية الببتيدية الحلقية ، حيث يظهر في اقصى الزاوية اليسرى العليا التركيب الكيميائي النموذجي للببتيد الحلقي وطريقة التجميع الذاتي للأنابيب النانوية وكيفية تشكيل المصفوفة من الانابيب النانوية .