Nano-dråber er nøglen til at kontrollere membrandannelse

Skabelsen af ​​membraner er af enorm betydning i biologi, men også i mange kemiske anvendelser udviklet af mennesker. Disse membraner formes spontant, når sæbelignende molekyler i vand går sammen. Forskere ved Eindhoven University of Technology har nu et klart billede af hele processen. Membrandannelse viser sig at starte med nano-dråber i vandet med en højere koncentration af sæbelignende molekyler. Hvis du kan kontrollere disse nanodråber, du kan styre formen, tykkelse og størrelse af membranerne. Dette er af stor betydning for, blandt andet, udvikling af nye nanomedicin. Resultaterne offentliggøres i Naturkemi .

Biologiske membraner, og menneskeskabte varianter, består af amfifile molekyler, hvilket sæbe er et eksempel på. Disse molekyler har et hoved, der binder sig til vand, men en hale der vender sig væk fra vandet. Du kan forestille dig, at en gruppe af sådanne molekyler i vand, sætter helst halerne sammen, og stikker hovederne frem, mod vandet. Lignende processer dominerer også skabelsen af ​​membraner. Ofte er de sfæriske, som liposomer, så du kan, for eksempel, putte en medicin i den. Og også den ultimative membran, cellevæggen, er opbygget på lignende måde.

Hvordan nano-dråber samler sig selv

Indtil nu, dannelsen af ​​'miceller' blev anset for at være det første trin i membrandannelsen. En micelle er en ekstremt lille sfærisk struktur (ca. 100 nanometer) af amfifile molekyler - alle med halerne indad og hovederne udad. Imidlertid, forskere ved Eindhoven University of Technology opdagede en anden begyndelse:dannelsen af ​​nano-dråber i vand med en højere koncentration af amfifile molekyler. Ved grænsefladen af ​​denne dråbe, de amfifile molekyler, som det var, tag hinandens hænder:først danner de kugler, som derefter ændres til cylindre eller plader, og så skabes en lukket membran, der omslutter nano-dråben. Med denne såkaldte 'selvsamling'-proces, dråben er blevet til et liposom.

Forskerholdet forudsagde dette resultat på grundlag af en matematisk model og computersimuleringer, og derefter bekræftet det med en helt speciel form for elektronmikroskopi. Med væskefase elektronmikroskopi, de kunne lave videoer af dannelsen af ​​liposomer. Fordi almindelige amfifile molekyler er for små til at selv denne form for mikroskopi kan se, forskerne brugte meget større molekyler, der virker på samme måde (blokcopolymerer).

Ansøgninger

Ifølge forskerne, deres nye indsigt er grundlæggende for bedre at kunne kontrollere selvsamlingen af ​​membraner. De forventer at se viden afspejlet i en bred vifte af applikationer. Blandt andet, Professor Nico Sommerdijk, en af ​​forskerne, tænker på nanomedicin, herunder bedre måder at levere kræftmedicin til det rigtige sted i kroppen, ved at indkapsle dem i liposomer.