GUMBOS teknologi lover nye lægemidler, elektroniske anordninger

Nævn et gennembrud, der involverer "gumbo"-teknologi i denne by, og folk tænker på et nyt twist på The Local Dish, gryderet, der er indbegrebet af madlavning i det sydlige Louisiana. Men videnskabelige præsentationer på et møde i verdens største videnskabelige samfund i denne uge fokuserer på, hvad der kan være et fremskridt i udviklingen af ​​GUMBOS-baserede materialer med vidtrækkende medicinske, elektroniske og andre anvendelser.

Foredragene ved det 245. nationale møde og udstilling i American Chemical Society fokuserede på det, forskerne kalder en "Group of Uniform Materials Based on Organic Salts" (GUMBOS) og nanoGUMBOS-materialerne - partikler så små, at 100, 000 kunne passe på tværs af bredden af ​​et menneskehår.

"Vi mener, at disse GUMBOS repræsenterer en virkelig anderledes tilgang til mikro- og nanoteknologi, " sagde professor Isiah Warner, Ph.D., fra Louisiana State University (LSU) Baton Rouge, som ledede det videnskabelige hold, der udviklede den første GUMBOS for fem år siden. "I modsætning til nogle produkter fra revolutionen inden for nanomaterialer og nanoteknologi, nanoGUMBOS kan designes til specifikke formål, snarere end blot tilpasset til en bestemt anvendelse efter at være blevet syntetiseret i laboratoriet."

Warner påpegede, for eksempel, at forskere arbejder på forskellige typer nanopartikler til brug i nanomedicin, især til at diagnosticere og behandle kræft. Ved diagnosticering af kræft, nanopartikler med kræftsøgende egenskaber kan blive injiceret i en patient før en medicinsk scanning. Hvis selv en tidlig form for kræft var til stede, partiklerne ville akkumulere i det unormale væv og gøre det synligt for tidlig diagnose og de bedste chancer for helbredelse. Til behandling af sygdommen, nanopartikler ville fortrinsvis samle sig ind og ødelægge kun de unormale celler, skåner sundt væv fra de skader, der udløser bivirkninger med eksisterende kræftkemoterapi. Warner erkender, at hans studier ikke er på dette stadie endnu, fordi til dato, alle deres undersøgelser er baseret på in vitro-målinger og er stadig under revision.

Warner sagde, at nanoGUMBOS-teknologien gør det muligt for forskere at producere nye nanopartikler på en fokuseret måde, så disse partikler produceres til specifikke formål fra begyndelsen. Nogle nanomaterialer bruger allerede denne tilgang. Imidlertid, mange nanopartikler udviklet hidtil til medicinsk brug, for eksempel, skal belægges med andre materialer for at give den ønskede medicinske egenskab. Med GUMBOS teknologi, nanopartikler kan have den ønskede egenskab inkorporeret direkte i nanomaterialet, forklarede han. For eksempel, nogle nanopartikler bruges som lægemiddelleveringsbærer. "Vi kan lave nanoGUMBOS, der både er stoffet og lægemiddelleveringsmidlet, " han sagde.

Warner nævnte som et eksempel et nyudviklet nanoGUMBOS-materiale, med en foreløbig patentansøgning indgivet, at hans team på LSU forudser som et forspring i mulig udvikling af nye lægemidler mod kræft. Ved hjælp af in vitro undersøgelser, de er ved at færdiggøre nøgleforskning for bedre at forstå, hvordan nanoGUMBOS kan indstilles til at være selektivt toksisk for kræftceller og ikke-toksisk for normale celler. Flere detaljer om denne teknologi præsenteres på dette New Orleans ACS-møde.

"Vi har et materiale, der normalt er giftigt for både kræftceller og normale celler, " forklarede Warner. "Hvis vi introducerer dette materiale in vitro til normale celler, det dræber dem. Sæt dem i nærværelse af kræftceller, det dræber dem. Imidlertid, når vi konverterer dem til vores GUMBOS, det dræber kun kræftceller. Det er i bund og grund sådan, det fungerer«.

Ud over biomedicinske applikationer, materialerne har også potentielle anvendelser i solceller og som nanosensorer og biomedicinske billeddannelsesreagenser, påpegede Warner. Så langt, forskerne har lavet nanoGUMBOS i mange former og størrelser. For eksempel, de kan være sfæriske eller formet som stænger eller diamanter. Nogle nanoGUMBOS kan fluorescere, eller glød, mens andre er magnetiske eller ledende. Nogle kan have flere egenskaber.

De organiske salte, der bruges til at lave GUMBOS, er ikke de velkendte "organiske havsalt"-produkter, der sælges til madlavning og andre formål. I kemi, et salt er et stof, der dannes, når en syre neutraliserer en base. Organiske stoffer er simpelthen dem, der indeholder kulstof. Et eksempel på et organisk salt er et, der dannes, når en organisk syre reagerer med og neutraliserer en base. Nogle organiske salte er almindelige, men uset, spillere i hverdagen. Kaliumbitartrat, for eksempel, dannes naturligt, når vin gærer, trolaminsalicylat er en ingrediens i nogle solcremer og kosmetiske hudcremer, og mononatriumglutamat er et fødevaretilsætningsstof, der bruges til at forbedre smagen af ​​nogle fødevarer.

Som en anerkendelse af hans arbejde med GUMBOS og udviklingen af ​​mange innovative metoder i løbet af hans karriere, Warner vil modtage ACS Award i analytisk kemi sponsoreret af Battelle Memorial Institute den 9. april. Han vil også præsentere en prisadresse, en tutorial om fremstilling og potentielle anvendelser af GUMBOS.