Nanokiteisestä selluloosasta muokattiin tehokas virusten torjuja

Tutkijat onnistuivat luomaan nanokokoisiin selluloosakiteisiin biologista rakennetta imitoivan pinnan, joka sitoo virukset itseensä ja tekee ne toimintakyvyttömiksi. Tuloksista voi olla hyötyä esimerkiksi virusinfektioita torjuvien voiteiden ja pintojen kehittämisessä.

Maailmassa on paljon virustauteja, joihin ei ole olemassa lääkehoitoa. Niihin kuuluvat muun muassa hyttysten tropiikissa levittämä denguekuume sekä Suomessakin tutumpi, käsien kautta herkästi tarttuva ripuli, joka voi olla vaarallinen erityisesti pienille lapsille ja ikäihmisille.

Aalto-yliopiston ja Itä-Suomen yliopiston tutkijat ovat nyt onnistuneet alustavissa kokeissa ehkäisemään yhden virustyypin tarttumista soluihin uudentyyppisen nanokiteisen selluloosan avulla. Nanokokoiset selluloosakiteet valmistettiin puuvillakuidusta tai suodatinpaperista rikkihappokeitolla, jossa niiden pintaan kiinnittyi negatiivisesti varautuneita sulfaatti-ioneja. Ionit puolestaan sitoutuivat kokeissa käytettyihin alfaviruksiin ja tekivät niistä toimintakyvyttömiä. Kun tutkijat korvasivat sulfaatti-ionit tyrosiinisulfaatteja imitoivilla selluloosajohdannaisilla, virusten aktiivisuus väheni entisestään. Kaikkiaan virustartunta pystyttiin kokeissa ehkäisemään 88–100 prosenttisesti ilman, että nanokiteisen selluloosan havaittiin vaikuttavan solujen elävyyteen. Tutkimustulokset julkaistiin Biomacromolecules-lehdessä.

Pieni koko on suuri etu

Tutkimusta koordinoinut Aalto-yliopiston polymeeriteknologian professori Jukka Seppälä pitää tuloksia hyvänä esimerkkinä nanoteknologian mahdollisuuksista.

– Eräillä selluloosajohdannaisilla on havaittu olevan vaikutusta viruksiin aikaisemminkin. Nanomittakaava kasvattaa pinta-alan suhteen grammamäärään hyvin suureksi, mikä on etu, sillä virukset tarttuvat nimenomaan pintoihin. Myös selluloosakiteiden muokkaaminen biomimeettisiksi, eli biologista rakennetta jäljitteleviksi, oli tärkeä askel, sillä tiedämme, että luonnossa virukset vuorovaikuttavat usein nimenomaan tyrosiinirakenteiden kanssa, hän kertoo.

Sekä Jukka Seppälä että Itä-Suomen yliopiston geeninsiirtoteknologian professori Ari Hinkkanen korostavat, että tutkimus on vielä alussa.

– Tiedämme nyt, että tietyn alfaviruksen tarttuminen pystytään tehokkaasti estämään, kun käytetään suuria määriä nanokiteistä selluloosaa.  Seuraavaksi meidän pitää tehdä kokeita muilla alfaviruksilla ja oppia tuntemaan paremmin mekanismi, joka estää virusten tartunnan. Lisäksi on selvitettävä, estääkö selluloosa myös muita viruksia ja missä olosuhteissa, sekä tutkittava, vaikuttavatko sulfaatit haitallisesti elimistöön, Ari Hinkkanen selittää.

Itä-Suomen yliopiston farmasian teknologian professorin Kristiina Järvisen mukaan tulosten kaupallistamisessa voidaan edetä useita eri reittejä. Viruslääkkeen kehittäminen on niistä pisin; nopeammin ideaa voitaisiin soveltaa esimerkiksi desinfektoivissa voiteissa ja pinnoitteissa.

– Hyttysten välityksellä leviäviltä viruksilta voisi suojautua levittämällä iholle nanokiteistä selluloosaa sisältävää voidetta. Sairaaloiden ovenkahvoissa nanokiteinen selluloosa voisi tappaa viruksia ja estää niiden leviämistä.  Ensin meidän pitää kuitenkin selvittää, säilyvätkö yhdisteet tehokkaina muissakin kuin nestemuodoissa ja miten ne vaikuttavat eläinkokeissa, hän pohtii.

Justin O. Zoppe, Ville Ruottinen, Janne Ruotsalainen, Seppo Rönkkö, Leena-Sisko Johansson , Ari Hinkkanen, Kristiina Järvinen & Jukka Seppälä. Synthesis of cellulose nanocrystals carrying tyrosine sulfate mimetic ligands and inhibition of alphavirus infection. Biomacromolecules March, 2014.

Linkki julkaisuun: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bm500229d

Kuvat: Aalto-yliopisto sekä Ari Hinkkanen ja Janne Ruotsalainen, Itä-Suomen yliopisto

Artikkelin kirjoitusvuosi: 2014

Takaisin tämän vuoden artikkeleihin