Frigivelse af lægemidler fra et supramolekylært bur

Hvordan kan et meget effektivt lægemiddel transporteres til det præcise sted i kroppen, hvor det er nødvendigt? I journalen Angewandte Chemie , kemikere ved Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) præsenterer sammen med kolleger i Aachen en løsning ved hjælp af et molekylært bur, der åbner gennem ultralyd.

Supramolekylær kemi involverer organisering af molekyler i større, højere ordens strukturer. Når egnede byggeklodser vælges, disse systemer 'samler sig selv' af deres individuelle komponenter.

Visse supramolekylære forbindelser er velegnede til "vært-gæstekemi." I sådanne tilfælde, en værtsstruktur omslutter et gæstemolekyle og kan skærme, beskytte og transportere det væk fra omgivelserne. Dette er et specialistområde for Dr. Bernd M. Schmidt og hans forskningsgruppe ved Institut for Organisk og Makromolekylær Kemi ved HHU.

Kemikerne i Düsseldorf samarbejdede med kolleger fra DWI Leibniz Institute for Interactive Materials for at finde et system, som måske en dag endda kan transportere lastmolekyler gennem menneskekroppen og frigive stoffet på det ønskede sted.

Løsningen kan være at bruge diskrete "Pd6(TPT)4-bure." Disse er oktaedriske bur-lignende samlinger, bærende polymerkæder på hvert toppunkt. De består af fire trekantede paneler, palladium atomer og forbindende enheder.

Når de enkelte komponenter tilsættes til en vandig opløsning i det korrekte forhold, burene samles selv. Hvis mindre, der tilsættes hydrofobe molekyler til burene, de kommer ind i hulrummene. Forskerne demonstrerede denne effekt ved hjælp af farmaceutisk aktive molekyler, som ibuprofen og progesteron.

"Det specielle trick med vores system involverer de forudbestemte brudpunkter, " forklarer Dr. Schmidt, sidste forfatter til undersøgelsen. "Palladium-atomerne rummer alle forbindelser med en forholdsvis svag binding. Når det lykkes dig at bryde atomerne ud af forbindelsen, hele den oktoedriske struktur går i stykker."

For at bryde båndene, forskerne i Aachen bruger kraftig ultralydsbehandling, der ligner den, der bruges medicinsk til at nedbryde nyresten, for eksempel. I vand, ultralyden skaber kavitationsbobler, der brister og udøver en enorm mekanisk forskydningskraft på de lange polymerkæder. Kræfterne er så kraftige, at palladium-atomerne faktisk bliver revet fra hjørnerne og dermed sprænger det oktaedriske bur. De små lægemiddelmolekyler rystes i processen, men beskadiges ikke.

Dr. Robert Göstl (DWI) siger:"Loca
Lyseret ultralydsstråling af det væv, der skal behandles, kan betyde, at det lægemiddel, der transporteres i buret, senere frigives på det nøjagtige sted, hvor terapien er nødvendig." De lægemiddelmolekyler, der er brugt i undersøgelsen, tjener kun som eksempler. et stort antal forskellige hydrofobe molekyler kan pakkes i buret. I modsætning til andre beskrevne vært-gæstesystemer, det er ikke nødvendigt at ændre lægemiddelmolekylerne kemisk for at få dem ind i buret. "For at behandle tumorer, det ville være muligt at bruge cytostatika som last, for eksempel. Ved at frigive dem direkte på stedet for en solid tumor, det kan være muligt at få kemoterapi, der bruger meget mindre af stoffet og dermed har færre bivirkninger, " forklarer Schmidt.

Dette er hjulpet af, at den definerede lastvolumen gør det muligt at måle præcist, hvor meget af lægemidlet, der frigives på målstedet. "Den administrerede dosis kunne endda beregnes præcist."

Undersøgelsen er et Proof of Concept, der demonstrerede gennemførligheden af ​​tilgangen. Det overbeviste også tidsskriftets anmeldere og udgivere Angewandte Chemie , som vurderede udgivelsen som meget vigtig. Arbejdet, som er klassificeret som "Hot Paper, " vil også blive vist på forsiden af ​​det kommende nummer.

"De næste trin involverer at bestemme, hvordan rigtige celler reagerer på vores bure. Før enhver medicinsk brug, vi skal sikre, at de ikke er giftige."