Gennembrud i makromolekylære maskiner til aktivt kontrolleret levering af kræftmedicin

Forskere fra Hong Kong Baptist University (HKBU) demonstrerede design og syntese af et smart globulært makromolekylært maskinkøretøj til aktivt kontrolleret levering af kræftmedicin, der øger lægemidlets effektivitet. Dette gennembrud giver indsigt i målrettede terapimediciner som Chlorambucil i behandlingen af ​​leukæmi. Papiret, med titlen "Højere generation type III-B Rotaxane-dendrimerer med styrende partikelstørrelse i tredimensionel molekylær switching, "blev offentliggjort i Naturkommunikation .

Holdet rapporterede om en række nye hypergrenede makromolekyler med, højst, 15 mekaniske bindinger ved forgreningsenheden. Mekaniske bindinger er en ny og spændende klasse af ikke-kovalente bindinger, der ligner kendte kæder og kroge, for eksempel. Disse makromolekyler kan fremkalde en overordnet forlængelse-kontraktionsmolekylær bevægelse via kollektiv og kontrollerbar molekylær frem og tilbage, giver mulighed for at indkapsle lægemiddelmolekyler og frigive dem aktivt ved sure stimuli.

Dr. Ken Leung, der ledede forskningen, sagde, at i den nuværende leukæmibehandling, medicin leveres til at dræbe leukæmiceller, der kan være til stede i blodet og knoglemarven. Mængden af ​​lægemidler, der frigives for at dræbe de frit svævende kræftceller, kan ikke kontrolleres effektivt, imidlertid. Han sagde, at de 15 mekaniske bindinger ligner mekaniske arme, der aktivt styrer leveringen og passende mængde medicin, der frigives til målrettede kræftceller.

Dr. Leung tilføjede, at dette smarte materiale kombinerer molekylære maskiner og dendrimerer med et nyt gennembrud inden for syntese samt kontrolleret og aktiv lægemiddelfrigivelse. Med sin kompleksitet og størrelse, dette syntetiske molekyle ligner en lille virus. På grund af den relativt lave toksicitet af dette smarte globulære molekylære køretøj, det kan også fungere som en potentielt ideel langsigtet molekylær maskine til levering af lægemidler i menneskekroppen. Molekylmasserne i disse nye makromolekyler var karakteriseret ved massespektrometri, og deres kemiske strukturer og fysiske egenskaber blev også verificeret med supercomputersimuleringer.

Kwan Chak-shing, der afsluttede syntesen af ​​makromolekylerne, sagde, "Synteserne af makromolekylære maskiner er komplicerede, der henviser til, at de mellemliggende forbindelser kræver dannelse af mekaniske bindinger efterfulgt af omhyggelig oprensning og karakterisering. Jeg glæder mig til at se mere kreativt forskningsarbejde udført i HKBU. "

Molekylære maskiner samles med molekylære modstykker, der reagerer på specifikke stimuli (input) og producerer mekaniske bevægelser (output). Rotaxane dendrimerer er molekylære sammenlåste molekyler, der kombinerer hypergrenede makromolekyler med molekylære maskiner. Blandt forskellige typer rotaxan dendrimer, type III-B besidder den mest komplicerede molekylære struktur og udviser de største forlængelseskontraktionsegenskaber. Gennembruddet i syntesen og kontrollen med partikelstørrelse af højere generation rotaxandendrimerer kunne give forskere indsigt i at udvikle mere sofistikerede molekylære maskiner til funktionelle materialer og nanoteknologi, såsom levering af lægemidler eller biomolekyler.