Kapsler i mikrostørrelse til målrettet lægemiddellevering inspireret af russisk pelmeni

Et internationalt team ledet af en Skoltech-forsker har udviklet en metode til fremstilling af bionedbrydelige polymermikrokapsler, gjort mere effektiv ved at henvende sig til en usædvanlig inspirationskilde - traditionel russisk dumpling, eller pelmeni, fremstilling. De to artikler blev udgivet i Materialer og design og ACS anvendte materialer og grænseflader .

Kapsler i mikrostørrelse, som kan skræddersyes til en række forskellige formål, har vist sig meget nyttige til målrettet levering af lægemidler og andre bioaktive forbindelser. For at sikre optimal funktion, disse skal designes og fremstilles med præcision og i særlige former, da ikke-sfæriske kapsler viste sig at være mere effektive og effektive end sfæriske kapsler.

"Ikke-sfæriske kapsler kunne have siderettet frigivelse, da den ene side først kunne nedbrydes og lade lasten slippe, de kunne også navigeres i flow med magnetfelt. Men den vigtigste fordel er, at biologiske celler lettere internaliserer ikke-sfæriske objekter, imidlertid, dette fænomen er endnu ikke forstået, " Gleb Sukhorukov fra Skoltech og Queen Mary University of London, avisens hovedforfatter, forklarer.

I de to aviser, Sukhorukov og hans kolleger beskriver en måde at skabe en mikrometerstørrelse på en pyramide, rektangulære og torpedoformede kapsler ved hjælp af blød litografi. I denne metode, en skabelon er belagt med en polymer, derefter last (et stof, for eksempel) påføres polymeren og forsegles med et øverste polymerlag, ender i klemme mellem de to lag. Kapslerne trykkes derefter på gelatine og høstes ved at opløse det i vand.

"Tilgangen er ikke kun inspireret af russisk pelmeni-fremstillingsproces, men faktisk reproducerer på et mikrostrukturniveau det trick, der giver os mulighed for at pakke forskellige komponenter ind, som proteiner (kød i ordentlig pelmeni) eller naturlige sunde komponenter (som bær eller kartoffelmos i tilfælde af vareniki, et lignende produkt), " bemærker Sukhorukov.

I det første papir, holdet demonstrerede to tilgange, baseret på polyelektrolyt flerlag og polymælkesyre, det resulterede i 7 mikrometer lange torpedoformede kapsler. Disse havde en høj lastekapacitet, bibeholdt hydrofile molekyler godt og blev internaliseret af celler uden at forårsage toksiske virkninger. "Den foreslåede metode giver stor fleksibilitet til valg af aktive stoffer, uanset deres opløselighed og molekylvægt, " skriver forfatterne.

I det andet papir, forskerne beskrev pyramide og rektangulære kapsler lavet af polymælkesyre, som er henholdsvis omkring 1 og 11 mikrometer store. Disse kapsler viste sig tilstrækkeligt stabile til at indkapsle små vandopløselige molekyler og til at tilbageholde dem i flere dage til efterfølgende intracellulær levering og/eller tjene som depot for kontrolleret frigivelse.

"Indtil videre har vi lavet kapslerne af polymælkesyre, og vi planlægger at udforske disse principper med andre polymerer, som undergår nedbrydning og dermed frigivelse af last under specifikke forhold såsom temperatur, enzymer, pH og så videre, " siger Sukhorukov.