Forskare från Institutet för fysikalisk kemi vid den polska vetenskapsakademin (IPC PAS) i samarbete med fakulteten för kemi vid Warszawas tekniska universitet (WUT) har utvecklat en ny, lösningsmedelsfri metod för inkapsling av läkemedelsmolekyler i MOF (metall-organisk ramverk) porösa material.

Nu för tiden, nya läkemedelstillförselsystem för kontrollerad frisättning av biologiskt aktiva molekyler är avgörande för modern läkemedelsteknologi. På senare år har MOFs - en klass av organiskt-oorganiska hybridkristallina porösa material har väckt stor uppmärksamhet som läkemedelsbärare på grund av deras amfifila inre miljö och inställbara höga och regelbundna porositet. Traditionella läkemedelsladdningsmetoder förlitar sig på inkorporeringen av ett visst läkemedel genom att blötlägga en aktiverad MOF i lämpligt beredda läkemedelslösningar. Denna till synes enkla procedur är tidskrävande eftersom den kräver många steg som syntes och aktivering av MOF, blötläggning, tvättning och torkning. Vidare, lastkapaciteten hos de material som erhålls på detta sätt är vanligtvis lägre än den som finns i för närvarande använda mesoporösa kiseldioxider eller organiska bärare.

"Vad vi letar efter är en rationell design och syntes av molekylära byggnadsenheter och deras kontrollerade omvandling till hybridfunktionella material i bottom-up-processer inklusive både traditionella våta metoder och miljövänliga mekanokemiska processer, säger Janusz Lewinski, studiens seniorförfattare.

Nu, Forskare vid IPC PAS och WUT har utvecklat en ny och enkel lösningsmedelsfri läkemedelsinkapslingsmetod som använder ett förmonterat metallkomplex som innehåller läkemedelsmolekylen, och denna typ av kluster fungerar som både drogen och MOF-prekursorn. Enligt forskarna, detta nya tillvägagångssätt kan både dramatiskt förbättra effektiviteten av läkemedelsinkapsling i MOF-material samt öppna vägen för att formulera ett stort utbud av "drug@MOF"-kompositer.

"Detta är en mycket enkel och snabb procedur, där den snabba och lösningsmedelsfria mekanokemiska reaktionen ger oss en "drug@MOF"-komposit på bara 20 minuter, " sa Dr Daniel Prochowicz.

"Den lösningsmedelsfria mekanokemiska syntesen är mycket enkel. Vi behöver fasta prekursorer och en elektrisk kulkvarn för att utföra reaktionen. Sedan, under slipningen av substraten, mekanisk kraft gör jobbet åt oss, säger Jan Nawrocki, Ph.D. student i Lewinski Group och första författare till publikationen som rapporterar om den nya syntetiska strategin.

Forskarna påpekar att detta proof of concept som involverar ett förmonterat ibuprofen-funktionaliserat kopparkluster bara är början på deras forskning om mer biokompatibla metallkluster baserade, bland andra, på zirkonium- och järnjoner.

"Vägen till att få MOF till läkemedelsmarknaden är förmodligen fortfarande lång och krokig, men när de är klara, vår metod kommer att vara den mest fördelaktiga ur ekonomisk synvinkel, säger Prochowicz.