Biofysikere blander uforenelige komponenter i en nanofiber

Russiske forskere fra Federal Research Clinical Center for fysisk-kemisk medicin, Moskva Institut for Fysik og Teknologi, og Lomonosov Moscow State University viste muligheden for at blande to uforenelige komponenter - et protein og en polymer - i en elektrospundet fiber. Udgivet i RSC Advances , undersøgelsen viser også, at den resulterende måtte gradvist kan frigive proteinet. Blandede måtter indeholdende proteiner er lovende til biomedicinske anvendelser som forbrændings- og sårforbindinger, matricer til levering og frigivelse af lægemidler, og i vævsteknik.

Elektrospinding

Electrospun måtter bestående af ultrafine fibre har mange anvendelser. De kan bruges til væske- og gasfiltrering, dyrkning af celler, levering af medicin, som sorbenter og katalytiske matricer, i beskyttelsesbeklædning, antibakteriel sårforbinding, og vævsteknik.

Electrospinning er en metode til fremstilling af mikro- og nanofibre fra polymerer, der involverer brug af et elektrostatisk felt. Under en højspænding på omkring 20 kilovolt, en dråbe polymeropløsning bliver elektrificeret og strækker sig ud i en tynd fiber, når Coulomb -frastødningen overvinder overfladespænding.

Teknikken er temmelig fleksibel og gør det muligt at inkorporere en række komponenter i elektrospundne måtter:mikro- og nanopartikler af forskellig art, kulstof nanorør, fluorescerende farvestoffer, lægemidler og antibakterielle midler, polymer- og biopolymerblandinger. På den måde kan måtternes egenskaber finjusteres, så de passer til en bestemt praktisk anvendelse.

Polymer-protein måtter

En elektrospundet måtte fremstilles ofte med en bærerpolymer, som sikrer stabil fiberdannelse og kan inkorporere yderligere komponenter. Til biomedicinske anvendelser, biologisk nedbrydelige og biokompatible polymerer er normalt påkrævet, og polymælkesyre er blandt de mest almindelige. PLA bruges til at producere nedbrydelige emballager, kirurgiske tråde, skruer, og stifter.

Hovedproblemet med at bruge PLA i biologi og medicin er dens hydrofobe natur, og derfor dårlig celleadhæsion. For at løse dette, polymeren blandes med proteiner, fordi de ikke er giftige, hydrofilt, naturligt metaboliseret, og kan fungere som terapeutiske midler.

Forskerne undersøgte blandede måtter bestående af det vanduopløselige PLA og et vandopløseligt globulært protein kaldet bovint serumalbumin, eller BSA. Eksperimenter i et vandmedium viste, at proteinkomponenten gradvist frigives fra måtten til opløsningen. Specifikt, omkring halvdelen af ​​proteinet i måtten blev opløst i løbet af en uge. Denne effekt antyder mulige anvendelser ved forlænget frigivelse af proteinbaserede lægemidler.

For at forudsige egenskaberne af de blandede måtter, holdet måtte undersøge proteinfordeling i dem. Advarslen er, at de fleste polymerer ikke blandes godt. I et polymer-protein-opløsningsmiddelsystem, komponenterne har en tendens til at skilles i to løsninger. Selvom dette gælder for PLA- og BSA -løsninger, elektrospinning tillod forskerne at overvinde faseseparation i måtter. De viste, at begge komponenter var til stede i hver fiber med tre uafhængige analytiske metoder:fluorescensmikroskopi, EDX spektroskopi, og Raman -spektroskopi.

"Electrospun polymer-protein blandede måtter har mange mulige anvendelser. Ved at variere mængden af ​​protein, du kan indstille, hvor hurtigt mat -bionedbrydning sker. Proteinets mange funktionelle grupper sætter os i stand til at ændre måttens overflade ved at vedhæfte kemiske forbindelser til den. Proteinbaserede blandede måtter kan også bruges som selektive filtre eller til forlænget frigivelse af lægemidler, for eksempel, i forbrændinger og sårforbindinger, "kommenterede medforfatter Dmitry Klinov. Han er forsker ved MIPT's afdeling for molekylær og translationel medicin og leder af Laboratory of Medical Nanotechnologies ved Federal Research Clinical Center of Physical-Chemical Medicine i Federal Medical and Biological Agency of Russia.