Liposom-hydrogel hybrider:Intet slid, ingen problemer med stærkere bobler

Folk har kombineret materialer for at frembringe de bedste egenskaber af begge, lige siden kobber og tin blev slået sammen for at starte bronzealderen. I den seneste vellykkede fusion, forskere ved National Institute of Standards and Technology, University of Maryland og U.S. Food and Drug Administration (FDA) har udviklet en metode til at kombinere to stoffer, der hver for sig har skabt interesse for deres potentielle biomedicinske anvendelser:en phospholipidmembran "boble" kaldet et liposom og partikler af hydrogel, et vandfyldt netværk af polymerkæder. Kombinationen danner en hybrid nanoskala (milliarddel af en meter) partikel, der en dag kan rejse direkte til specifikke celler såsom tumorer, passerer let gennem målets cellemembran, og derefter langsomt frigive en lægemiddellast.

I en nylig artikel i bladet Langmuir , forskerholdet gennemgik, hvordan liposomer og hydrogel-nanopartikler har individuelle fordele og ulemper for lægemiddellevering. Mens liposomer har nyttige overfladeegenskaber, der tillader dem at målrette mod specifikke celler og passere gennem membraner, de kan briste, hvis det omgivende miljø ændrer sig. Hydrogel nanopartikler er mere stabile og har kontrolleret frigivelsesevne til at justere doseringen af ​​et lægemiddel over tid, men er tilbøjelige til nedbrydning og sammenklumpning. Forskernes mål var at konstruere nanopartikler, der inkorporerer begge komponenter for at udnytte styrkerne af hvert materiale og samtidig kompensere for deres svagheder.

For at fremstille deres liposom-hydrogel hybrid vesikler, forskerne tilpassede en NIST-UM-teknik kendt som COMMAND for kontrolleret mikrofluidisk blanding og nanopartikelbestemmelse, der bruger en mikroskopisk fluidisk (mikrofluidisk) enhed. I det nye værk, fosfolipidmolekyler opløses i isopropylalkohol og tilføres via en lille (21 mikrometer i diameter, eller tre gange størrelsen af ​​en gærcelle) indløbskanal til en "mixer"-kanal, derefter "fokuseret" til en væskestråle af en vandbaseret opløsning tilsat gennem to sidekanaler. Hydrogel-precursormolekyler blandes med fokuseringsvæsken.

Når komponenterne blandes sammen ved grænsefladerne mellem væskestrømmene, fosfolipidmolekylerne samler sig selv til nanoskala vesikler af kontrolleret størrelse og fanger monomererne i opløsning indeni. De nydannede vesikler bestråles derefter med ultraviolet lys for at polymerisere de hydrogelprækursorer, de bærer, til en fast gel, der består af tværbundne kæder. Disse kæder giver styrke til vesiklerne, mens de tillader dem at bevare den kugleformede form af liposomhylsteret (som, på tur, ville lette passage gennem en cellemembran).

For at omdanne liposom-hydrogel-hybridvesiklerne til cellulære leveringsbærere, et lægemiddel eller anden last ville blive tilsat fokuseringsvæsken under produktionen.