Bienvenue dans le tour d’horizon de la recherche : une collection de faits saillants des dernières recherches et activités créatives de Husker.
“L’un de nos principaux projets de lutte contre la pandémie”
Un aperçu de 81 pages, rédigé par Husker, sur la façon dont les grandes molécules biologiques ont stimulé la découverte de catalyseurs et de réactions chimiques à l’origine de l’innovation a récemment fait la couverture de Chemical Reviewsune revue publiée par l’American Chemical Society.
Issu du laboratoire de David Berkowitz, professeur de chimie Willa Cather au Nebraska, l’article passe en revue les façons dont trois classes de biomolécules – enzymes, anticorps et acides nucléiques – ont rationalisé la chasse aux catalyseurs et les réactions chimiques vitales qu’ils stimulent.
“Cet examen pourrait être considéré comme l’un de nos principaux projets pandémiques”, a déclaré Berkowitz, auteur de l’article avec les anciens doctorants Stephany Ramos De Dios et Christopher McCune, le chercheur postdoctoral Virendra Tiwari et l’ancien postdoctorant du Nebraska Ranjeet Dhokale. « La période de remue-méninges, décrivant l’approche, recherchant la littérature, écrivant et polissant a chevauché de très près les deux années critiques de la pandémie, et s’est avérée être une très bonne utilisation de notre temps dans cette période où il était parfois difficile ou même impossible de faire des recherches en laboratoire.
Les réactions chimiques – réarrangements des atomes dans des éléments ou des composés pour donner d’autres produits chimiques – sont au cœur de la construction de répliques ou de variations de molécules à base de carbone autrement produites dans la nature. Ces molécules synthétisées en laboratoire ont trouvé une large utilisation dans le développement de médicaments pharmaceutiques, l’étude des processus biochimiques et la conception de matériaux avancés.
Les réactions chimiques qui produisent finalement ces molécules reposent souvent sur des catalyseurs ou des substances qui accélèrent les réactions sans subir elles-mêmes de changement. Dans leur revue, Berkowitz et ses collègues décrivent de nombreuses méthodes basées sur des biomolécules qui ont été conçues pour détecter et lire les propriétés de ces catalyseurs essentiels. Une de ces méthodes, Sur site Enzymatic Screening, a été conçu par le groupe Berkowitz pour explorer rapidement l’espace de réactivité et évaluer les candidats catalyseurs. Avec le soutien de la National Science Foundation, ces efforts ont depuis propulsé la découverte de réactions et chimie ultra-sur-mesure avec une promesse particulière pour lutter contre la maladie.
Bien que le supercalcul et l’apprentissage automatique aient ouvert de nouvelles voies de découverte à forte intensité de calcul, Berkowitz a déclaré que l’examen souligne l’importance continue des approches expérimentales.
“La découverte des réactions et l’optimisation des catalyseurs sont des efforts hautement empiriques”, a-t-il déclaré, “et les nouveaux outils qui facilitent ce type d’efforts d’expérimentation sont inestimables en chimie, tant dans le milieu universitaire que dans l’industrie.”
Quelque chose cloche
Les anticorps, qui sont généralement produits par le système immunitaire pour lutter contre les infections nocives, peuvent également provoquer des réactions allergiques en attaquant des substances autrement inoffensives : le pollen, les cacahuètes et le poisson, entre autres. Bien que plusieurs kits de test utilisent des anticorps pour détecter la présence d’allergènes de poisson, de nombreuses versions disponibles dans le commerce se sont concentrées sur des espèces que l’on trouve principalement dans l’hémisphère nord.
Aux côtés de collègues de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud, Stephen Taylor et Joseph Baumert du Nebraska ont dévoilé un test capable de détecter un plus large éventail d’espèces de poissons allergènes originaires de l’hémisphère sud. Une étude antérieure de trois kits de détection d’allergènes disponibles dans le commerce a révélé que seulement 12 des 57 espèces de poissons étaient identifiées par l’ensemble de ces kits. Comme détaillé dans la revue Food Chemistry, le nouveau test a réussi à détecter 28 des 37 espèces régulièrement pêchées et consommées en Australie. Elle a également identifié des résidus de poisson allergènes dans cinq produits hautement transformés, y compris des extraits de poisson.
Heavy métal
Les Huskers Stephen Morin, Jessica Wagner et Jared Fletcher ont développé une méthode simple, évolutive et peu coûteuse de faire adhérer certains métaux à des plastiques commercialement viables – une option attrayante pour les ingénieurs de l’électronique portable, de l’emballage intelligent et d’autres technologies.
Le dépôt de métaux fonctionnels sur des plastiques s’est avéré un moyen utile d’ajouter des circuits à des surfaces souples et arrondies, ouvrant ainsi la fonctionnalité électronique à des produits qui en manquaient traditionnellement. Mais les procédés de dépôt de ces métaux impliquaient généralement de multiples étapes coûteuses ou donnaient une faible adhésion entre le métal et le plastique.
Après avoir traité plusieurs plastiques avec de l’ozone ultraviolet et une classe de molécules qui se lient particulièrement bien aux atomes de métal chargés, les chercheurs du Nebraska ont démontré que les surfaces traitées adhèrent fortement aux traces de cuivre, de nickel, d’argent et d’or. L’équipe a ensuite démontré la fonctionnalité de ces traces en créant des circuits qui illuminaient LEDs et les électrodes d’une simple cellule de batterie qu’il alimentait et éteignait.
