Ett internationellt team ledd av en Skoltech-forskare har utvecklat en metod för tillverkning av biologiskt nedbrytbara polymermikrokapslar, effektiviseras genom att vända sig till en ovanlig inspirationskälla – traditionell rysk dumpling, eller pelmeni, tillverkning. De två tidningarna publicerades i Material och design och ACS tillämpade material och gränssnitt .

Kapslar i mikrostorlek, som kan skräddarsys för en mängd olika ändamål, har visat sig vara mycket användbara vid riktad leverans av läkemedel och andra bioaktiva föreningar. För att säkerställa optimal funktion, dessa måste utformas och tillverkas med precision och i särskilda former, eftersom icke-sfäriska kapslar visade sig vara mer effektiva och effektiva än sfäriska.

"Icke-sfäriska kapslar kan ha sidoriktad frisättning eftersom en sida först kan brytas ned och låta lasten släppa, de kan också navigeras i flöde med magnetfält. Men den viktigaste fördelen är att biologiska celler lättare internaliserar icke-sfäriska föremål, dock, detta fenomen är ännu inte förstått, " Gleb Sukhorukov från Skoltech och Queen Mary University of London, tidningens huvudförfattare, förklarar.

I de två tidningarna, Sukhorukov och hans kollegor beskriver ett sätt att skapa en mikrometerstor pyramid, rektangulära och torpedformade kapslar genom att använda mjuk litografi. I denna metod, en mall är belagd med en polymer, sedan last (en drog, till exempel) laddas på polymeren och förseglas med ett topppolymerskikt, hamnar inklämd mellan de två lagren. Kapslarna trycks sedan på gelatin och skördas genom att lösa det i vatten.

"Tillvägagångssättet är inte bara inspirerat av den ryska tillverkningsprocessen för pelmeni, men i själva verket återger på mikrostrukturnivå tricket som låter oss linda in olika komponenter inuti, som proteiner (kött i rätt pelmeni) eller naturliga hälsosamma komponenter (som bär eller potatismos vid vareniki, en liknande produkt), " noterar Sukhorukov.

I den första tidningen, teamet visade två tillvägagångssätt, baserat på polyelektrolytflerskikt och polymjölksyra, som resulterade i 7 mikrometer långa torpedformade kapslar. Dessa hade hög lastkapacitet, bibehöll hydrofila molekyler väl och internaliserades av celler utan att orsaka toxiska effekter. "Den föreslagna metoden erbjuder stor flexibilitet för val av aktiva substanser, oavsett deras löslighet och molekylvikt, " skriver författarna.

I den andra tidningen, forskarna beskrev pyramid och rektangulära kapslar gjorda av polymjölksyra, som är cirka 1 respektive 11 mikrometer stora. Dessa kapslar visade sig vara tillräckligt stabila för att kapsla in små vattenlösliga molekyler och för att behålla dem i flera dagar för efterföljande intracellulär leverans och/eller fungera som depå för kontrollerad frisättning.

"Hittills har vi skapat kapslarna från polymjölksyra, och vi planerar att utforska dessa principer med andra polymerer som genomgår nedbrytning och därmed frigöring av last under specifika förhållanden som temperatur, enzymer, pH och så vidare, " säger Sukhorukov.