Boj proti nemoci covid-19 je velkým úkolem pro vědce po celém světě. Málokdo váhá, zapojení do boje proti novému koronaviru se odehrává v různých formách, a to i na Univerzitě J. E. Purkyně v Ústí nad Labem. Není to však jen o výrobě ochranných prostředků, ale také o hlubším studiu chemických procesů, které při boji s virem mohou být těmi vítěznými.
Pracovníci Fakulty životního prostředí a Přírodovědecké fakulty UJEP se věnují výzkumu takzvaných nanozymů – materiálů, u kterých byla nedávno prokázána schopnost inaktivovat chřipkové viry.
„Velikost částic nanomateriálů je srovnatelná s velikostí virů, a to dává nanomateriálům velkou šanci uspět v boji proti šíření koronaviru“, zaznělo nedávno v článku profesora Thomase Webstera s Northeastern University v Bostonu. Ve skutečnosti koronaviry svou velikostí asi 100–120 nm lehce přesahují nanočástice, jež jsou z definice menší než 100 nm. I tak jde o částice velice malé, které například běžné masky či filtry nezachytí a je nutno použít například nanotextilií.
Jak je to tedy s použitím nanočástic v boji proti virům, vysvětluje profesor Pavel Janoš z Fakulty životního prostředí: „Patrně největší zkušenosti mají v současnosti, celkem pochopitelně, v této oblasti čínští badatelé. V září minulého roku zveřejnila skupina vědců z šesti čínských institucí práci, v níž popisují použití takzvaných nanozymů jako prostředků k potlačení aktivity chřipkového viru.“
Nanozymy jsou, obecně řečeno, látky, které se v jistém smyslu chovají podobně jako enzymy, tedy vysoce účinné katalyzátory biochemických reakcí, nejčastěji se jedná o nanokrystalické oxidy některých kovů. V případě zmiňované čínské studie šlo o nanočástice oxidů železa, které mimo jiné vykazují magnetické vlastnosti, což usnadňuje jejich cílenou aplikaci. Čínští vědci využili schopnosti nanočástic napodobovat činnost enzymů peroxidázy, které urychlují oxidaci látek peroxidem vodíku a katalázy, která urychluje rozklad peroxidu vodíku. Díky tomu se jim podařilo narušit takzvanou obálku viru a tím jej zneškodnili.
Co s tím má UJEP společného?
Výše zmiňované materiály jsou předmětem výzkumu na UJEP. Vědci z ústecké univerzity se jimi zabývají již dlouhou dobu, byť z jiných důvodů. „Nanozymatickou aktivitu vykazuje řada nanomateriálů, včetně oxidu ceričitého, který je intenzívně zkoumán na našich pracovištích. Oxid ceričitý není, na rozdíl od oxidů železa, magnetický, s tím si však dokážeme poradit. Již před časem jsme vyvinuli kompozitní materiál s magnetickým jádrem a s aktivní vrstvou oxidu ceričitého na povrchu,“ vysvětluje profesor Janoš.
V současné době probíhá na UJEP intenzivní výzkum těchto materiálů ve spolupráci s TU-VŠB Ostrava a Biologickým centrem AVČR v Českých Budějovicích. I oxid ceričitý je schopen simulovat činnost katalázy a peroxidázy, navíc je schopen štěpit některé biologicky významné organofosforečné sloučeniny.
Jak to souvisí s koronaviry?
Zmíněná obálka koronaviru je tvořena převážně takzvanými fosfolipidy, které patří mezi hlavní součásti buněčných membrán. Ty mají strukturu trochu podobnou mýdlu, a proto se také fosfolipidy a potažmo koronaviry tak účinně odstraňují pomocí mýdla.
Obsahují tedy fosforečnou skupinu jako hydrofilní část a lipidickou, tedy hydrofobní část.
„Fosforečná skupina je se zbytkem molekuly vázána tzv. fosfodiesterovou vazbou, která je považována za velice pevnou, tvoří mimo jiného i základ struktury DNA a RNA. Poločas rozpadu sloučenin s touto vazbou se odhaduje na milion let. V nedávno uveřejněné práci jsme ovšem ukázali, že za přítomnosti oxidu ceričitého se doba rozkladu takových látek zkracuje na několik málo hodin,“ vysvětluje profesor Janoš.
Zdá se, že anorganické nanozymy nejsou ve srovnání s organickými enzymy tak selektivní, pokud jde o typ vazby, na kterou působí, a jejich působení je poněkud „razantnější“, což by v případě použití jako antivirálního činidla mělo být výhodou.
K čemu tato fakta vědce z UJEP vedou?
Nanoenzymatické štěpení fosfolipidů je v mnoha ohledech zajímavým problémem. Zda to může přispět k boji proti koronaviru je otázkou – likvidace viru je přece jenom složitější než štěpení jedné chemické vazby.
„V každém případě jsme se rozhodli výzkum v tomto směru urychlit a doktorandi již začali vyvíjet postup testování fosfolipidázové aktivity nanozymů,“ uzavírá profesor Pavel Janoš.
Přidat komentář