Nanobot er novichoks overmand
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nanobot er novichoks overmand

Novichok er nervegiften, som har udløst en kemisk kold krig mellem Rusland og Storbritannien. Illustration: Sergsta/Bigstock

Beboerne i britiske Amesbury er givetvis fortsat ængstelige ved at berøre bænke, stole og andre helt almindelige genstande i deres nærmiljø.

For den 30. juni blev et britisk par i Amesbury alvorligt syge, forgiftet med nervegiften novichok. Den ene af dem mistede senere livet – dræbt af selvsamme gift som den tidligere russiske agent Sergei Skripal og hans datter i den nærliggende by, Salisbury, også blev kritisk syge af i år.

Politiet i Amesbury frygtede i dagene efter, at der gemte sig mere nervegift i området. De advarede derfor befolkningen mod at røre ved beholdere og andre genstande. Forekomsten af den dødsensfarlige nervegift novichok i en ikke-krigszone satte fokus på behovet for hurtigtvirkende og praktiske modgifte.

Læs også: Portræt: Fem grunde til at novichok er klodens værste nervegift

Virkningen af giftstoffet indtræder oftest inden for 30 sekunder til to minutter. Ti milligram per person anses gennemsnitligt for at være fatalt.

»Novichok findes som væske og som salte. Fælles for dem er, at der kun skal få milligram til, før en person bliver syg af stoffet, og lidt større mængder til, før man kan dø af det,« har Jan Steen Jensen, kemiker og specialkonsulent ved Beredskabsstyrelsen med fokus på kemiske våben, sagt til Ingeniøren.

Nu tyder noget på, at forskningsverdenen er på vej med et brugbart modsvar, hvis man skulle være så drønuheldig at komme i berøring med en nervegift.

På det årlige møde hos the American Chemical Society den 21. august forlød det fra Ayusman Sen fra Pennsylvania State University, at det er lykkedes udvikle en slags væskepumpende nanobot indlejret i gelélignende membraner anvendelig til at indkapsle nervegift og i samme proces aktivere en modgift.

»Nervegift virker som deres næring eller brændsel,« siger professor i kemi Ayusman Sen til New Scientist.

Den kemiske struktur i novichok er ikke ordentligt fastlagt, og russerne har formået at værne godt om hemmeligheden bag det kemiske våben. Kemikeren og whistlebloweren Vil Mirzayanov har anslået, at disse kemiske strukturer formentlig er identiske med dem i novichok. Illustration: Creative Commons: Andy Brunning/compoundchem

Værner om opskriften

Hurdlen ved at fremstille modgifte til nervegifte såsom novichok er, at offentlighedens viden om novichok og dens kemiske struktur overordnet set er begrænset

»Der er rigtig meget spekulation inde over. Ud over efterretningskilderne og kemikerne involveret i produktionen er der ingen, som kender den officielle kemiske struktur af novichok. Ingen officielle valide videnskabelige undersøgelser er præsenteret,« fortalte kemiker og specialkonsulent Jan Steen Jensen til Ingeniøren i forlængelse af det første angreb med nervegift på den tidligere russiske agent Sergei Skripal.

Læs også: Lufthavn bliver renset efter snigmord med nervegas: Nødvendigt?

Via læk fra kemikere, der tidligere har arbejdet med udarbejdelse af giftvåbenprogrammer, er det dog tydeliggjort, at en grundlæggende bestanddel er organofosfat – det generelle navn for organiske fosforforbindelser. Organofosfat er tillige basen i mange former for insekticider, herbicider og nervegas.

Organofosfat kan blokere eller hæmme enzymet acetylkolinesterase, der er med til at kontrollere kroppens nervesystem. Enzymet er livsnødvendigt for at transmittere signalerne i nerverne. Bryder det system sammen, kan det snildt føre til en kortslutning af vores hjerte- og lungefunktion. Eksempelvis forstår vores lunger simpelthen ikke, at de skal være med til at trække vejret, selvom hele kroppen skriger på ilt.

Organofosfatet i nervegiften udlægges oftest som fosforamidat eller phosphonat. Hertil kommer, at nogle af de formodede kemiske strukturer muligvis også er skabt for at højne risikoen for at binde funktionen af enzymet acetylkolinesterase ved at blokere pladsen, hvor acetylkolinesterase skulle være med til at spalte enzymer.

Vanskeligt at dosere modgift

Der findes flere former for modgift, hvis man forgiftes med nervegift. Eksempelvis atropin, som er et alkoloid.

Kim Jong-Uns halvbror, Kim Jong-Nam, bar rundt på små medicinflasker med alkaloid, da han i en offentlig lufthavn blev angrebet og fik smurt en væske med nervegiften VX i ansigtet. Kim Jong-Nam nåede bare ikke at få gjort brug af modgiften, før han mistede livet 20 minutter efter angrebet.

Udfordringen for ham, ligesom hvis der havde været tale om novichok, ville have været at dosere modgiften korrekt. Simpelthen fordi doseringen af atropin i tilfældet af en kraftig nervegift skal være yderst høj, men tilsvarende bliver risikoen for bivirkninger ved atropinen også muligvis for høj.

Eksempelvis nedsætter atropin hjerterytmen og øger spytproduktionen, hvorfor det ligefrem kan blive nødvendigt at suge luftvejene rene for væske ved forsøg på at dosere modgift mod en forgiftning med novichok.

Herhjemme er organofosfat – kernen i novichok – produceret i store mængder i årtier takket være Cheminova. Organofosfat udgjorde i mange år hovedparten af Cheminovas produktprogram inden for insektmidler. Cheminova-fabrikken set indefra. Illustration: Cheminova

Mange ubekendte kemiske faktorer

Kemikerne fra Pennsylvania State University er gået anderledes til værks. De har opfundet en slags pumpe på blot en nanometer – en milliardtedel meter.

Opbygningen sker gennem brugen af enzymet organofosfat syre anhydrolase(OPAA), som har vist sig at være effektivt til at nedbryde giften fra stoffer med organofosfat.

Dette enzym findes naturligt i en række organismer lige fra encellede organismer med cellekerner til blæksprutter, muslinger og jordbakterier. Organofosfat syre anhydrolase(OPAA) er tillige velegnet som bestanddel i modgifte, da enzymet er robust ved krasse saltopløsninger og aktivt i relativt høje temperaturer mellem 41 og 122 grader.

Og så er OPAA i høj grad stadig en gåde for kemikere og militære toksikologer. Hvad der er OPAA's oprindelige biologiske funktion i eksempelvis snegle eller jordbakterier er uklart. OPAA minder om enzymet prolidase, der spalter aminosyrer med betydning for bindevævsdannelsen.

Den præcise mekanisme, som OPAA udfører ved afgiftningen af nervegift, er tillige fortsat uklar, om end forskerne har udledt, at enzymets grundlæggende funktion følger en generel base mekanisme, hvor fluoren ved centeret med fosfor erstattes gennem aktiveringen af et vandmolekyle.

Hvordan OPAA nedbryder nervegift er uklart, men givetvis gennem en generel base mekanisme, hvor fluoren ved centeret med fosfor erstattes gennem aktiveringen af et vandmolekyle. Illustration: Ivyknguyen / CC BY-SA 3.0

Drages af nervegift

I studiet foretaget af professor i kemi, Ayusman Sen og hans kolleger fra Pennsylvania State University forankrede de organofosfat syre anhydrolase(OPAA) på en gelé-lignende membran kaldet en hydrogel. Den blev nedsænket i vand, der indeholdt en lille mængde nervegift.

Her observerede kemikerne, at idet enzymet fortærede nervegiften stykke for stykke, blev den kemiske energi frigivet i form af mekanik. En proces, som kemikerne endnu ikke fuldt ud forstår.

»Når du forankrer enzymerne til en overflade, hvor de ikke kan bevæger sig, bliver kraften transmitteret til den omkringliggende væske, så de pumper den,« fortæller Ayusman Sen til New Scientist.

Læs også: Danmark skal hente 1.300 ton nervegasser ud af Syrien

Fordi enzymerne altså drages af en højere koncentration af deres næring – nervegiften i dette tilfælde. Men fordi enzymerne samtidig sidder fast på en plads, resulterer denne kraft i en højere strømningshastighed i væsken omkring dem med nervegiften. Og jo mere nervegift som er til stede i opløsningen, desto hurtigere vil enzymerne pumpe og altså fortære giften.

Ayusman Sen forbedrede nanobotten ved at fylde modgift ind i selve hydrogelen, hvormed der blev skabt et reservoir. Efterhånden som væsken omkring enzymet strømmer gennem hydrogelen, trænger noget af modgiften ind i enzymet og bliver pumpet ud, samtidig med at nervegiften bliver pumpet ind. Ifølge Ayusman Sen er nanobotten i stand til at pumpe væske ved adskillige mikrometre i sekundet.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Er der tale om lineær hastighed (mikrometer Per sekund) eller volumetrisk (mikroliter Per sekund) ? Det fremgår ikke hvor stor “pumpen” er, oh hvor stor kapacitet den ville have i en nødsituation.
Mvh jørgen

  • 0
  • 1