Biokompatible komplekser til applikationer til levering af lægemidler får et strukturelt løft fra nanoskala siliciumbure

Proteinbaserede lægemidler viser lovende aktivitet mod mange svært at behandle mål. At få disse biomolekyler forbi kroppens mange forsvar, imidlertid, kræver innovativ teknologi såsom nanopartikler, der leverer stoffer. Polymælkesyre (PLA) er en potentiel kandidat, fordi den er giftfri, bionedbrydeligt, og samles spontant til bittesmå strukturer under de rigtige forhold. Chaobin He fra A*STAR Institute of Materials Research and Engineering i Singapore og kolleger har udviklet en robust metode til at syntetisere PLA-nanopartikler ved hjælp af copolymerteknologi og et stift 'nanokage' fremstillet af silicium.

Under polymerisationen, PLA dannes til en af ​​to spejlbilledforbindelser, kendt som L-type eller D-type (se billede). Når kemikere blander L- og D-type PLA-kæder sammen, deres komplementære former hænger sammen gennem en proces kendt som stereokompleksation. For nylig, kemikere har fundet ud af, at konstruktion af PLA-kæder, der indeholder diskrete 'blokke' af L- og D-forbindelser, giver en hidtil uset kontrol over nanopartikeldannelse- så de kan producere forskellige former.

Selvom stereokompleksation forbedrer de mekaniske egenskaber ved PLA -nanopartikler, mange af disse forbindelser aggregeres uønsket efter et par dage i vand. Han og hans team undersøgte, om de kunne bevare nanopartiklernes form ved hjælp af silsequioxan, en stiv og lille ramme af silicium -oxygenatomer, der har en stærk rekord med at øge polymerstyrken på molekylært niveau.

Efter tilslutning af silsequioxan til individuelle L- og D-type PLA-kæder, forskerne brugte en proces kaldet atomoverføringsradikalpolymerisering til at generere organisk-uorganiske hybrid-co-polymerer med veldefinerede PLA- og silsequioxansegmenter. Når de blandede to blokcopolymerer med komplementære L- og D-PLA-segmenter til polære organiske opløsningsmidler, der indeholder små elektriske ladninger, kæderne er samlet i nanoskala-kugler. Fordi co-polymerer uden matchende L- og D-segmenter forblev i opløsning under de samme betingelser, holdet udledte, at stereokompleksation er den primære kraft, der driver nanopartikeldannelse.

Eksperimenter afslørede, at silicium -nanokagerne signifikant forbedrede PLA -nanopartikelstabiliteten:selv efter en måned i fortyndet vandig opløsning, disse hybridforbindelser bevarede deres unikke former. Desuden, teamet fandt ud af, at inkorporering af længere silsequioxanenheder i PLA -kæderne fik nanopartiklerne til at samles til mindre kugler. Ifølge Han, dette tyder på, at den uorganiske bestanddel kan påvirke sandsynligheden for stereokompleksation - fund, der åbner muligheder for præcist at indstille nanopartikelstørrelse og -form.

Han og kolleger forventer, at deres nanopartikler kan forbedre egenskaberne ved PLA-plast, der bruges til medicinske implantater, ved at fungere som nye 'fyldstof'-stoffer. Han forklarer, at de bittesmå forbindelser skal forbedre grænsefladenes vedhæftning inde i store plader af PLA, derved øger dens sejhed og sejhed.