Konceptuel undersøgelse ser på nanokapsler for at opskalere nanoteknologiens kraft

I en ny undersøgelse har forskere ved University of Missouri skabt et proof of concept af en nanokapsel - en mikroskopisk beholder - der er i stand til at levere en bestemt "nyttelast" til et målrettet sted.

Undersøgelsen, med titlen "Nanokapsler med hidtil uset indre volumen sammensyet af calciumioner," er offentliggjort i Chemical Science .

Selvom det ligger uden for denne undersøgelses omfang, kan opdagelsen en dag påvirke, hvordan lægemidler, næringsstoffer og andre typer kemiske forbindelser leveres i mennesker eller planter. Kraften i den fremadskuende idé til denne lille leveringsmekanisme kommer fra dens opfindsomme struktur, sagde Gary Baker, lektor ved Institut for Kemi og studiemedforfatter.

"Vi har evnen til ensartet at forberede nanokapsler på en cookie-cutter-måde ved at forbinde dem ved at bruge calciummetalioner som byggesten eller forbinde logs," sagde Baker. "Ved at gøre dette kan vi generere flere identiske reservoirer, som kan transportere forskellige typer stoffer eller nyttelast. Derudover har vi bevis for, at stofferne indeni kan overføres gennem barrieren af ​​disse nanokapsler til en ekstern løsning."

Baker sammenligner samlingen af ​​den konceptuelle enhed med hvordan gekkoer går op ad vægge.

"Gekkoer har bittesmå strukturer på puderne på deres fødder, som indeholder endnu mindre understrukturer, og disse understrukturer fortsætter til næsten nanoskalaniveau," sagde Baker.

"Kombinationen af ​​utallige understrukturer, der interagerer med en overflade, giver et solidt fodfæste for gekkoen. På nogenlunde samme måde holdes disse nanokapsler sammen af ​​en mangfoldighed af svage kemiske interaktioner, men når de lægges sammen giver de en drivkraft til at samle den endelige struktur."

Undersøgelsen repræsenterer et vigtigt skridt fremad for feltet af supramolekylær kemi, sagde Jerry Atwood, en kurators fornemme professor emeritus i kemi og internationalt anerkendt leder på området.

"Mens vi brugte fluorescerende molekyler, er de sammenlignelige i størrelse og funktionalitet med molekyler, som nogen måske vil bruge til at levere et stof til et bestemt sted," sagde Atwood. "Derfor fremhæver denne præstation dets potentiale for fremtidige anvendelser inden for videnskab og medicin."

Kanishka Sikligar, en postdoc ved MU, gjorde opdagelsen. Sikligar, der kom til MU for at studere hos Atwood, var overrasket over holdets konstatering.

"Størrelsen af ​​disse nanokapsler skubber langt ud over grænsen for, hvad der tidligere er blevet opnået af andre forskere på dette område," sagde Sikligar. "Jeg er spændt på at se, hvordan denne opdagelse vil hjælpe med at udvide viden og forståelse af dette felt."

Flere oplysninger: Kanishka Sikligar et al., Nanokapsler med hidtil uset indre volumen sammensyet af calciumioner, Chemical Science (2023). DOI:10.1039/D3SC01629C

Journaloplysninger: Kemisk videnskab

Leveret af University of Missouri