Oprettelse og selektiv funktionalisering af viruslignende polymerpartikler

Forskere ved Tohoku University i Japan har samarbejdet med andre for at udvikle en enkel måde at skabe og funktionalisere viruslignende polymerpartikler, der har forskellige nanostrukturer. Samarbejdet omfatter forskere fra Michigan University i USA og Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i Tyskland.

Den geometriske kontrol af enzymer, antistoffer og andre proteiner over polymerpartikler er afgørende for at realisere kaskadereaktioner observeret i en levende krop; meget følsomme immunoassaysystemer; og yderst effektive lægemiddelleveringssystemer. Givet enzymatiske reaktioner forekommer trin-for-trin langs tilpassede enzymer, formationerne af sådanne enzymarrays er afgørende for at realisere partiklerne.

I immunoassaysystemer og lægemiddelleveringssystemer, der anvender polymerpartikler, densiteten og tilpasningen af ​​antistoffer på partiklerne er meget vigtige faktorer for at opnå høje følsomheder. En virus er en ideel partikel givet dens nanostrukturer og geometrisk kontrollerede funktionelle grupper. Imidlertid, strukturel kontrol og selektiv kemisk modifikation af syntetiske polymerpartikler har indtil nu været utilgængelige på grund af deres komplicerede syntetiske veje.

Diblok-copolymerer danner faseseparerede strukturer i nanoskala, og makromolekylære sammensætninger kan kontrollere strukturer og periodiciteter. I denne undersøgelse, Det er lykkedes Guillaume Delaittre og kolleger ved KIT at syntetisere hydrofobe diblock-copolymerer, der har funktionaliserede blokke. Divya Varadharajan ved KIT og Hiroshi Yabu ved Tohoku University har konverteret disse diblok-copolymerer til nanostrukturerede partikler ved at bruge en nanofældningsmetode, de udviklede.

Ændring af forberedelsesbetingelserne, størrelser og morfologier af partikler førte til kerne-skal, stablede lameller, og andre morfologier, der findes. Den stablede lamellstruktur, hvor begge polymerfaser udsættes for partikeloverfladerne, blev valgt til selektiv kemisk modifikation.

For at visualisere den sted-selektive kemiske modifikation af partikler, fluorescerende farvestoffer blev fikseret på den ene polymerfase. Joerg Lahann ved Michigan University identificerede denne kemiske modifikation ved at observere ringformet fluorescens fra nanoskiver, der stammer fra adskillelse af stablede lameller. Lahann brugte stimulated emission depletion (STED) mikroskopi i sit arbejde, som er en af ​​de superopløsende mikroskopimetoder.