Fremstilling af biorelevante nanomaterialer

Interaktionerne mellem biologiske makromolekyler såsom nukleinsyrer, proteiner, og polysaccharid-proteinkonjugater kan efterlignes af kunstige polyelektrolytter. Sådanne syntetiske polyioniske komplekser forventes at tjene som nye platforme til at stabilisere og levere lægemidler, proteiner, eller nukleinsyrer. I journalen Angewandte Chemie , Kinesiske efterforskere har introduceret en alsidig, kommercielt anvendelig forberedelsesstrategi for sådanne nanomaterialer med afstembar morfologi. Forberedelsen af ​​biblioteker af disse lavdimensionelle biorelevante nanostrukturer kan forudses.

DNA, RNA, proteiner, og mange polysaccharid-proteinkonjugater er ladede biologiske makromolekyler. De har komplekse strukturer med unikke funktioner, gør cellulært liv muligt. Ikke overraskende, syntetiske polyioniske samlinger, der efterligner de biologiske makromolekylers egenskaber, forventes at tjene som ideelle platforme for interaktion med biologi. Med deres kontrollerbare form og ladetilstand, sådanne polyionkomplekser eller PIC'er kunne tjene som aktive bærere for nukleinsyrer i genterapi og til målrettet levering af lægemidler. Imidlertid, det rationelle design af PIC'erne er stadig udfordrende, fordi struktur, endelig morfologi, og ladningstilstand afhænger af tusindvis af termodynamiske og kinetiske parametre. Tit, form, reaktivitet og stabilitet er ikke reproducerbare. På Soochow University, Suzhou, Kina, Efterforsker Yuanli Cai og hans kolleger fremmer derfor rationaliserede forberedelsesordninger. Med metoden kaldet "polymerisationsinduceret elektrostatisk selvsamling" eller PIESA, de har nu foreslået en skalerbar og omkostningseffektiv forberedelsesprotokol for lavdimensionelle PIC'er med afstembare morfologier til biomedicinsk brug.

Protokollen er baseret på den polymerisationsinducerede selvsamlingsmetode (PISA) til rationelt at syntetisere blokcopolymer-nanopartikler i vandigt medium. Forfatterne udvidede protokollen ved at introducere en positivt ladet monomer, som derefter blev polymeriseret i nærværelse af en præsyntetiseret polyion med modsat ladning og et andet makromolekyle, der tjente som en uladet copolymerblok. Det endelige nanomateriale bestod af definerede komplekser af de ladede polymerer og copolymerer. Det viste bemærkelsesværdige egenskaber.

Afhængig af koncentrationen af ​​faste stoffer, forfatterne observerede strukturelle overgange af de syntetiserede PIC'er fra vesikler til kompartmenterede vesikler til ultratynde fleksible film med stort område. Og afhængigt af det anvendte opløsningsmiddel, enten poretætte film eller ekstremt lange nanotråde blev dominerende, sidstnævnte fører til gelering. Forfatterne påpegede, at deres PIESA-protokol under polymerisation med synligt lys giver "høj strukturreproducerbarhed i en kommercielt levedygtig skala under miljøvenlige vandige forhold ved 25 °C." Med andre ord, komplekse nanomaterialer med afstembar morfologi og ladningstilstand kunne bekvemt fremstilles. Biomedicinske applikationer til at bære og afgive DNA andre biologisk ladede polymerer på deres virkested og er forudset, samt et bibliotek af lavdimensionelle nanomaterialer med tunbar morfologi.