Miniatűr laboratóriumok
A chip "nanolikacsos" tetején edénykék ezreit tartalmazza. Ez a matéria teszi lehetővé a henger alakú üregekre emlékeztető, felül nyitott, alul timfölddel (alumina) lezárt edénykék belsejében végbemenő biokémiai reakciókat. A szerkentyű egyedi jellegét adó pórusok annyira pirinyók, hogy csak nanométerben mérhetők.
A fejlesztések végeredményeként "chipen működő laboratóriumot" képzelnek el, többmillió kísérleti "szobával", vagy "reaktorral". Mindegyikben más és más gyógyszert tesztelhetnénk. Az összességükben egy-tíz nanoliteres reaktorok átmérője negyven-hatvan mikron. Összehasonlításként: az emberi hajé körülbelül száz. Miniatűr kémcsövekként működnének - javasolja a projektet vezető Gil Lee. (A kutatásban a Purdue Egyetemen 2003-ban alapított Membrán-protein Biológiai Központ szerteágazó diszciplínákban érintett tudósai - vegyészek, fizikusok, orvosok, gyógyszerészek, stb. - vesznek részt.)
Az eszközt folyadékkal elegyedve kékké váló enzimmel tesztelték. A molekulák elég kicsik voltak ahhoz, hogy átjussanak a pórusokon. Az enzimet - proteint - az edénykék belsejébe (a "nanolikacsos" anyag belső felületére), míg a folyadékot az edényeken kívülre, azaz a membrán ellentétes oldalára helyezték. A folyadék szétterjedt a membrán pórusain, összekeveredett az enzimmel, és az így beindult biokémiai reakciók bizonyították, hogy az eszköz működőképes.
Harc a káros proteinek ellen
A kutatások a sejtmembránok chipeken történő működésére, azon keresztül pedig új gyógyszerek potenciális hatékonyságára igyekeznek fényt deríteni.
A membránok körülveszik a sejteket, a molekulák sejtekbe és sejtekből kifelé történő mozgását szabályozzák. Különböző proteineket tartalmaznak, melyek közül többen közvetlenül felelősek a rák kemoterápiás gyógyszerekkel szembeni hatékony ellenálló-képességéért. Apró, a rákos sejtből a gyógyszert gyorsan eltávolító szivattyúkként működnek. A sejtek az átlagnál lényegesen több szivattyúval bírnak, aminek egyenes következménye a rákos sejtek fokozódó ellenálló-képessége.
A Purdue Központban ezeket a szivattyúkat dezaktiváló, azaz a kemoterápia eredményességét növelő gyógyszereket szeretnének előállítani. A szintetikus sejtmembránokkal és a velük végzett kísérletekkel pontosan a rákos sejtek védekező mechanizmusának gyengítését próbálják szimulálni. A chippel drasztikusan tágulnak a lehetőségek, eddig még nem tesztelt gyógyszer-összetevőket vizsgálhatók.
Már csak azért is, mert egy ennyire fejlett technológia - mivel nehéz nagy mennyiségben előállítani - megkönnyíti a kóros proteinek tanulmányozását: szemben a mai módszerekkel elért kétszámjegyű biokémiai reakcióval, az új eszközt használva, ugyanazzal a proteinmennyiséggel többezer generálható.
Mivel a nem-organikus membrán pórusai túl parányiak, megakadályozzák a proteinek átjutását, a kisebb molekulákét viszont nem. Az elkülönülés a "reaktor" belsejében megy végbe, azaz korábban ilyen kis méretű eszközben elképzelhetetlen reakciók is kivitelezhetők.
Márpedig a jövő gyógyszerei - várhatóan - a proteineket a sejtmembrán belsejében tartva/kontrollálva fejtik ki áldásos tevékenységüket.