At sikre oral medicin er beskyttet mod de sure tilstande i maven

En gruppe af kemiske og biomedicinske ingeniører ved UNSW Sydney og University of Cambridge har forbedret den kemiske stabilitet af 'ZIF-krystaller', gør det muligt at bruge disse porøse nanomaterialer til intelligent levering af farmaceutiske lægemidler i den menneskelige krop.

ZIF-krystaller - en forkortelse af zeolitiske imidazolat-rammer - er blevet brugt som en exoskeletskal til en lang række lægemidler, fra små kræftlægemidler til store proteiner og enzymer.

Det, der har gjort disse organiske og metalliske hybridforbindelser så attraktive for biokemiske ingeniører, er potentialet til at målrette mod specifikke sygdomme eller steder i kroppen for at maksimere den terapeutiske effekt, samtidig med at bivirkningerne reduceres.

Men indtil nu, effektiviteten af ​​materialet til at beskytte de lægemidler, de transporterer, er blevet kompromitteret af deres ustabilitet, når de først er blevet udsat for sure forhold i kroppen - såsom i maven, når det tages oralt.

UNSW kemiingeniør og Scientia Fellow Kang Liang siger, at ZIF-krystaller viser et stort potentiale som næste generations teknologi til personlig medicin, så der har været stor interesse for at rette op på denne fejl. Heldigvis, det har han og hans kolleger gjort.

"Vi formåede at inkorporere bløde biomolekyler som DNA, polypeptider og enzymer for at forbedre stabiliteten af ​​de stive ZIF-krystaller, " han siger.

"Før dette havde vi problemet, hvor ZIF-krystaleksoskelettet ville nedbrydes, og stofferne ville sive ud, før de nåede målet - hvilket gjorde stoffet ineffektivt."

"Vores opdagelse viser, at vi potentielt kan indkapsle de terapeutiske molekyler, som vi ønsker at levere til kroppen inde i ZIF-krystaller. Overraskende nok kan disse terapeutiske molekyler stabilisere ZIF-krystallerne, mens på samme tid, ZIF-krystallerne beskytter lægemidlet, før de når målstedet. Så der er en gensidig fordel."

Det er ikke kun medicin, der vil nyde godt af forskernes fremskridt med at stabilisere ZIF-krystaller. ZIF-krystaller har også anvendelser som elektrodematerialer i superkondensatorer, som et kuldioxidopfangningsmateriale i ubehandlede røggassystemer, som en molekylær separationsmembran til vandbehandling og i ionisk sigtning.

"Konceptet med kompositbinding, som vi demonstrerede i ZIF-krystaller, er et varmt område for teoretisk undersøgelse og ingeniørforskning, " siger medforfatter Dr. Jingwei Hou, som arbejdede på UNSW's School of Chemical Engineering, før han kom til Cambridge University.

Han tilføjer, at gruppen vil se ved siden af ​​at kombinere AI og maskinlæringsmetoder med deres forskning for potentielt at udvide den nye viden til at omfatte et større udvalg af bløde molekyler og porøse krystaller.

Gruppens arbejde blev offentliggjort i dag i Chem .