Fremskridt med skræddersyet nanoskalaemulsion til en lang række anvendelser, herunder levering af lægemidler

Forskere fra University of Queensland og Monash University i samarbejde med ANSTO -forskere har afklaret, hvordan adfærd hos skræddersyede nanoskalaemulsioner (TNE'er) interagerer med deres mål, styres af grænsefladestrukturen. Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i Soft Matter .

Samarbejdet rapporterede, at 'top -down' -metoden giver en bemærkelsesværdig fleksibilitet i antal og rækkevidde af overflademodifikationer til levering af lægemidler, molekylær billeddannelse, manipulerede vacciner og industrielle anvendelser.

De beskriver et unikt modelsystem, der muliggør kontrolleret samling af multifunktionelle nanopartikler, der potentielt kan leveres til levende personer.

Undersøgelsen, ledet af dr. Frank Sainsbury fra Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology ved University of Queensland, leverede en detaljeret analyse af byggestenene i TNE, en foreløbig verifikation af samlingsmekanismen og bestemmelse af de molekylære egenskaber i vandfasen.

Fordi en TNE -overflade kan indstilles trinvist i træk, det giver stor fleksibilitet til at kontrollere grænsefladeegenskaberne ved olie-i-vand-emulsionen, der indeholder oliedråber i nanostørrelse.

Nano-emulsionen fungerer som en blød nanobærer og giver dig et højt overfladeareal til brug for levering af et lægemiddel eller et andet produkt, "sagde medforfatter Dr Stephen Holt (til venstre), der samarbejdede om forskningen med Dr. Stefania Piantavigna (nedenunder til højre) ved Australian Center for Neutron Scattering.

Piantavigna, som er en postdoktoral stipendiat fra Monash University, University of Queensland og ANSTO, har specifik ekspertise om karakterisering og optimering af nano-emulsioner til cellemålretning.

Røntgenreflektometri ved Australian Center for Neutron Scattering var en teknik, der blev brugt til at bestemme tykkelsen af ​​de konstruerede molekyler en luft-væske-grænseflade (der afspejler grænsefladen mellem olie og vand).

En typisk nano-emulsion indeholder olie, vand og en emulgator, et molekyle, der har en hydrofob (ikke-polær) ende og en hydrofil ende.

Metoden er baseret på grænsefladeblanding af biosurfaktantprotein og nært beslægtet biosurfaktantpeptid.

Nano-emulsionerne i denne undersøgelse blev stabiliseret med et designprotein, der forankrede overfladeaktivt stof, DAMP4 og funktionaliseret med polymeren polyethylenglycol (PEG).

PEG bruges til at forbedre farmakokinetikken.

DAMP4 består af fire amfifile overfladeaktive peptider (AM1'er), som bruges til at stabilisere nanoskala olie-vand-emulsioner.

"Vi forsøgte at forstå, hvordan molekyler præsenteres ved olie-vand-grænsefladen og bestemme den bedste måde at indlæse ting på, sagde Holt.

Funktion er knyttet til struktur i selvsamlende makromolekyler.

"Det er muligt at vedhæfte andre byggesten ved at bøje dem direkte til PEG eller DAMP4, sagde Holt.

PEG-laget var afgørende for at reducere ikke-specifikke interaktioner på overfladen.

Grænsefladeinteraktionerne i tre systemer med forskellige molekylvægte, DAMP4, 5kDa- PEG-DAMP4 og 10kDa-PEG-DAMP 4 blev sammenlignet.

10kDa-PEG-DAMP 4-modellen viste sig bedst til at begrænse interaktionen til det ønskede molekyle.

Jo længere PEG holder den uspecifikke interaktion væk fra overfladen, sagde Holt.

"Selvom du havde en anden applikation i tankerne, såsom adsorption af et uønsket kemikalie, du kunne linke det direkte til denne grænseflade. "