Ny hybridmotor til bionedbrydelige nanomotorer, der transporterer lægemidler til sygt væv

Nanomotorer er molekylære eller nanoskalaenheder, der kan bevæge sig gennem et biologisk medium ved at omdanne kemisk energi til bevægelse, og kan bruges til levering af farmaceutiske lægemidler til specifikke dele af kroppen. Typisk, nanomotorer bruger biomolekyler til fremdrift. Imidlertid, disse molekyler kan lide under nedbrydning, når de er i kroppen. Forskere fra Institute for Complex Molecular Systems (ICMS) ved Eindhoven University of Technology (TU/e) sammen med forskere fra Soochow University, Swansea University, og Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC) har udviklet en ny hybrid tilgang til bionedbrydelige nanomotorer, hvor uorganiske nanopartikler lagret i nanomotorerne hjælper med at drive nanomotorerne frem. Denne undersøgelse er blevet offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver .

Et spirende område inden for biomedicin, som i øjeblikket udforskes, er brugen af ​​motoriserede partikler, der transporterer medicin til sygt væv. For at fungere korrekt, disse partikler skal være biokompatible, biologisk nedbrydeligt, og små nok til at cirkulere og rejse derhen, hvor de er nødvendige.

Et nyligt papir udgivet i Nano bogstaver beskriver konstruktionen og funktionaliteten af ​​en nanomotor, der opfylder alle disse krav. Denne hybride struktur, som er sammensat af et organisk ydre, driver sig selv ved hjælp af en uorganisk nanopartikel, der fungerer som en motor, som forskerne har syntetiseret inde i nanomotoren. Forskningen blev ledet af Jan van Hest og Loai Abdelmohsen fra Institute for Complex Molecular Systems ved TU/e ​​i samarbejde med Samuel Sánchez fra Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC) i Barcelona, samt forskere med base i Kina og Storbritannien.

Innovativ nanomotor

Den innovative hybrid nanomotor er sammensat af en struktur kaldet en stomatocyt, samlet af poly(ethylenglycol)-blok-poly(D, L-lactid) (PEG−PDLLA) byggesten, som er fyldt med mangandioxid, motoren til nanomotoren. PEG-PDLLA blok copolymer stomatocytter er skålformede strukturer og har et hult indre hulrum med en lille åbning til det ydre miljø. Tidligere forskning har vist disse partiklers evne til at begrænse og beskytte en motor eller brændstof i hulrummet, som derefter kan katalyseres til at sætte gang i bevægelse gennem komplekse biologiske miljøer.

Syntetiseret i nanomotoren

Dette arbejde tilbyder en ny tilgang:Mangandioxidmotoren syntetiseres inde i stomatocyt-nanomotoren. Når denne uorganisk-baserede motor reagerer med hydrogenperoxid, det skaber nanobobler af ilt, der udstødes fra den lille åbning af stomatocytten, og dermed driver strukturen i den modsatte retning. Brintoverilte, som er giftigt for celler, er stærkt udtrykt i tumormikromiljøer. Stomatocytterne kan også genbruges, forudsat at motoren inde i deres hulrum forbliver funktionsdygtig, og hvis den ikke er i brug, motoren "slipper" ikke ud af åbningen selv efter en periode på tre måneder.

Den beskrevne hybridstruktur er fuldstændig biokompatibel og bionedbrydelig, på grund af dets organiske ydre. I øvrigt, nanomotorerne kunne bruges som multimodale platforme, og der er potentiale til at fjernstyre partiklerne med eksterne signaler såsom magnetiske felter eller lys. Med andre ord, disse nye hybridforbindelser udviser de bedste egenskaber ved uorganiske og organiske nano-arkitekturer. Denne undersøgelse baner vejen for yderligere udforskning af autonome nanomotorer og deres talrige potentielle anvendelser inden for biomedicin.