Ny molekylær enhed åbner mulighed for målrettet lægemiddellevering og selvhelbredende materialer
I et nyt gennembrud, der kan revolutionere medicinsk og materialeteknik, har forskere udviklet en første af sin slags molekylær enhed, der kontrollerer frigivelsen af flere små molekyler ved hjælp af kraft.
Forskerne fra University of Manchester beskriver et kraftkontrolleret frigivelsessystem, der udnytter naturlige kræfter til at udløse målrettet frigivelse af molekyler, hvilket kan fremme medicinsk behandling og smarte materialer betydeligt.
Opdagelsen, offentliggjort i tidsskriftet Nature , bruger en ny teknik ved hjælp af en type sammenlåst molekyle kendt som rotaxan. Under påvirkning af mekanisk kraft - såsom den, der observeres på et såret eller beskadiget sted - udløser denne komponent frigivelsen af funktionelle molekyler, såsom medicin eller helbredende midler, for præcist at målrette det område, der har behov. For eksempel stedet for en tumor.
Det lover også selvhelbredende materialer, der kan reparere sig selv in situ, når de er beskadiget, hvilket forlænger disse materialers levetid. For eksempel en ridse på en telefonskærm.
Guillaume De Bo, professor i organisk kemi ved University of Manchester, sagde:"Krfter er allestedsnærværende i naturen og spiller afgørende roller i forskellige processer. Vores mål var at udnytte disse kræfter til transformative anvendelser, især i materialeholdbarhed og lægemiddellevering.
"Selvom dette kun er et proof-of-concept design, mener vi, at vores rotaxan-baserede tilgang rummer et enormt potentiale med vidtrækkende anvendelser - vi er på randen af nogle virkelig bemærkelsesværdige fremskridt inden for sundhedspleje og teknologi."
Traditionelt har den kontrollerede frigivelse af molekyler med kraft givet udfordringer med at frigive mere end ét molekyle på én gang, normalt gennem et molekylært "tovtrækningsspil", hvor to polymerer trækker på hver side for at frigive et enkelt molekyle.
Den nye tilgang involverer to polymerkæder fastgjort til en central ringlignende struktur, der glider langs en aksel, der understøtter lasten, og effektivt frigiver flere lastmolekyler som svar på kraftpåvirkning. Forskerne demonstrerede frigivelsen af op til fem molekyler samtidigt med muligheden for at frigive flere og overvinde tidligere begrænsninger.
Gennembruddet markerer første gang, at forskere har været i stand til at demonstrere evnen til at frigive mere end én komponent, hvilket gør det til et af de mest effektive frigivelsessystemer til dato.
Forskerne viser også modellens alsidighed ved at bruge forskellige typer molekyler, herunder lægemiddelforbindelser, fluorescerende markører, katalysatorer og monomerer, hvilket afslører potentialet for et væld af fremtidige anvendelser.
Når vi ser fremad, sigter forskerne på at dykke dybere ned i selvhelbredende applikationer og undersøge, om to forskellige typer molekyler kan frigives på samme tid. For eksempel kunne integrationen af monomerer og katalysatorer muliggøre polymerisering på skadestedet og skabe et integreret selvhelbredende system i materialer.
De vil også søge at udvide den slags molekyler, der kan frigives.
Prof De Bo sagde:"Vi har knap nok ridset overfladen af, hvad denne teknologi kan opnå. Mulighederne er ubegrænsede, og vi er spændte på at udforske yderligere."
Flere oplysninger: Guillaume De Bo, Tvangsstyret frigivelse af små molekyler med en rotaxanaktuator, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07154-0. www.nature.com/articles/s41586-024-07154-0
Journaloplysninger: Natur
Leveret af University of Manchester
Varme artikler
-
Multi-state omskiftelig stationær fase åbner nye døre i kiral adskillelseSkematisk illustration af tre-tilstands omskiftelig kiral stationær fase baseret på makromolekylær helicitetsmodulering i et poly (phenylacetylen) derivat ved hjælp af metalkationer i søjlen. Kredit:K -
Candy cane supercapacitor kunne muliggøre hurtig opladning af mobiltelefonerKredit:Queen Mary, University of London Superkondensatorer lover genopladning af telefoner og andre enheder på sekunder og minutter i modsætning til timer for batterier. Men de nuværende teknologi -
Forvandling af træ til plastikKredit:Unsplash/CC0 Public Domain Bestræbelser på at skifte fra petrokemisk plast til vedvarende og bionedbrydelig plast har vist sig vanskelig - produktionsprocessen kan kræve giftige kemikalier -
Forskere opdager proces til bæredygtig fremstilling af psilocybin, en lægemiddelkandidat, der kunn…Junior Alexandra (Lexie) Adams er hovedforfatter i en publiceret artikel af deres resultater i et videnskabeligt tidsskrift. Kredit:Miami University Andrew Jones ved Miami University og hans hold