Учёные Университета Нового Южного Уэльса из Сиднея разработали способ управления формой полимерных молекул, чтобы они самособирались в несферические наночастицы - достижение, которое может улучшить доставку токсичных лекарств к опухолям.
«В природе очень мало идеально сферических объектов», - говорит старший автор исследования профессор Пол Тордарсон из Школы химии Университета Нового Южного Уэльса.
Большинство биологических структур, таких как клетки, бактерии и вирусы, имеют различную форму, включая трубки, стержни и сплющенные сферы или эллипсоиды. Но ученым оказалось очень трудно синтезировать частицы, которые не являются идеально круглыми.
Наш прорыв означает, что мы можем предсказуемо создавать умные полимеры, которые меняют свою форму в зависимости от окружающих условий, образуя крошечные эллипсоидальные или трубчатые структуры, которые могут инкапсулировать лекарства.
«У нас есть предварительные доказательства того, что эти пластиковые наночастицы более естественной формы легче проникают в опухолевые клетки, чем сферические», - говорит он.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Проект UNSW является совместным проектом профессора Тордарсона и профессора Scientia Мартины Стенцель, которые являются соруководителями исследования первого автора UNSW PhD Чина Кена Вонга. В команду также входит Александр Мейсон.
Ученые работали с полимерными молекулами, которые содержат водорастворимую часть и нерастворимую в воде часть, и которые самособираются в круглые полые структуры, известные как полимерсомы, в растворе.
Полимерсомы становятся новыми мощными инструментами для доставки лекарств в нужную часть тела благодаря их высокой стабильности, химической универсальности и легкости, с которой молекулы на их поверхности могут быть изменены.
Их полному потенциалу, однако, препятствует сложность контроля их формы.
Новый химический дизайн команды UNSW заключается в добавлении нерастворимой в воде полимерной периленовой группы к мембране полимерсомы. Затем форму и размер полимерсомы можно отрегулировать, изменив количество воды в растворителе.
«Это простое, но элегантное решение, которое, по нашему мнению, обладает большим потенциалом для создания широкого спектра сложных полимерных структур, вдохновленных природой», - говорит профессор Стензел.
Команда использовала криогенную трансмиссионную электронную микроскопию - метод, за который была присуждена Нобелевская премия по химии в 2017 году, - чтобы определить, как молекулы полимера упакованы вместе в растворе.