Forskere opfinder små, genlukkelige pakker til levering af materialer i kø

Din krop holder sine neuroner i gang, immunsystem fungerer og serotonin flyder med en smart teknik:små kapsler, der leverer signalmolekyler fra sted til sted i kroppen.

Et team, herunder ingeniør ved University of Chicago, Juan de Pablo, annoncerede i sidste uge i Nature Chemistry, at de har skabt en opskrift for at efterligne disse kapsler. Deres lillebitte, genlukkelige syntetiske pakker, som Ziploc tasker, frigive deres indhold på cue - i dette tilfælde, når de udsættes for lys med en bestemt bølgelængde. Sådan teknologi kan være nyttig til medicin eller andre applikationer, sagde forskere.

"Man kunne forestille sig at lave disse til specialleveret medicin til bestemte dele af kroppen, eller at frigive gødning eller oprydningskemikalier i jorden, for eksempel, "sagde de Pablo, Liew -familieprofessoren ved University of Chicago's Institute for Molecular Engineering.

Holdet, som også omfattede forskere fra University of Massachusetts, designet en hul syntetisk pakke, der bare er titusindvis til hundredvis af nanometer på tværs - så lille, at tusinder kunne sidde side om side i perioden i slutningen af ​​denne sætning. Dens hud består af et dobbelt lag af to lange molekyler kaldet polymerer:Den ydre skorpe er vandopløselig, mens det indre lag er et glasagtigt materiale, der danner en stiv væg. De to polymerer er forbundet med et enkelt molekyle, der reagerer på lys ved at ændre dets form.

Når forskere skinner lys på pakken, forbindelsesmolekylerne ændrer form, blødgøre det glasagtige materiale, der sidder nedenunder, og lade indholdet i pakken glide ud. Når lyset slukker, glasset størkner igen, og pakken lukkes igen.

Forskerne forestiller sig anvendelser som målrettede medicinske behandlinger:Fyld pakkerne med medicin, vent til de cirkulerer i kroppen, derefter skinne et lys på den specifikke del af kroppen og se pakkerne frigive medicinen.

Begge dele af molekylet er biokompatible og bruges allerede i implantater og medicinske behandlinger:Ydersiden er polyethylenoxid, en polymer, der bruges i kosmetik, tandpasta og medicin i dag; og den indvendige foring er polymælkesyre, som kan stammer fra majsstivelse og nedbrydes til mælkesyre, en naturlig forbindelse i kroppen.

Samarbejdet udvider sig for at udforske flere molekyler, der kan designes til at reagere på forskellige udløsere, såsom lys, tryk eller kemiske tegn, som kan udvide omfanget af potentielle anvendelser.

"Overraskelsen var denne indsigt i, at et enkelt lysfølsomt lag, måler mindre end et nanometer, men ligger oven på ellers meget lange molekyler tæt pakket på et tykt glas, kan skabe en forstyrrelse i hele materialet, "sagde de Pablo.

En dybere forståelse af sådanne mekanismer kunne danne grundlag for flere nye materialer med nyttige egenskaber. De Pablo og hans samarbejdspartnere bruger sofistikerede molekylære simuleringer til at tyde disse mekanismer, han sagde.