En ny utveckling inom biomedicinsk forskning kan öppna dörren till en mängd nya tillämpningar:Forskare vid University of Bayreuth har funnit att vissa polymerer, kallade polyanjoner, kan penetrera celler på ett unikt sätt utan att orsaka skada.
Studien, som publicerades i tidskriften ACS Polymers Au , kan hjälpa till att transportera aktiva substanser in i celler på ett mer målinriktat sätt.
Ett team av forskare under ledning av prof. Dr. Meike Leiske, juniorprofessor i makromolekylär kemi vid University of Bayreuth, har undersökt hur polymerer kan användas för att leverera aktiva ingredienser i läkemedel exakt till den plats i kroppen där de behövs.
För detta ändamål har de tagit fram en ny typ av aminosyrafunktionaliserad polymer. Aminosyror - organiska föreningar som utgör proteiner eller hormoner, till exempel - var bundna till polymerer. Dessa nya polymerer kan binda långsamt till celler och ackumuleras i cellmembranet. Detta öppnar upp för spännande möjligheter för utveckling av nya medicinska tillämpningar.
I den aktuella studien av prof. Dr. Meike Leiske, juniorprofessor i makromolekylär kemi vid University of Bayreuth, producerades polyanjoner som härrör från aminosyror och har olika alkylsidokedjor. Dessa polyanjoner producerades med en speciell kemisk syntesmetod för att erhålla definierade egenskaper.
Forskarna kunde visa att dessa polymerer har en liknande jonladdning som de välkända polyakrylsyrorna, medan de är hydrofoba, d.v.s. vattenlösliga, på olika sätt.
Interaktionerna mellan dessa polyanjoner och celler undersöktes i detalj, och man fann att polymererna binder långsamt till cellerna och kan ackumuleras i cellmembranet. Särskilt polyanjonerna med högre hydrofobicitet visade starkare bindning till cellerna.
"Normalt interagerar polyanjoner väldigt långsamt eller inte alls med våra celler eftersom de, liksom vårt cellmembran, också har en negativ laddning. Genom att använda lite mer hydrofoba aminosyror kunde vi designa polymererna på ett sådant sätt att de bäddar in sig själva i cellmembranet – vilket normalt inte händer – innan de slutligen tas upp”, förklarar Leiske.
Denna banbrytande forskning visar potentialen hos polymerer som härrör från naturliga aminosyror. Mångfalden av dessa material öppnar för nya sätt att anpassa deras egenskaper för olika medicinska ändamål.
"Upptäckten att polyanjoner kan komma in i celler på ett skonsamt sätt utan att skada dem öppnar nya möjligheter för biomedicinsk forskning. Detta fynd understryker att skräddarsydda polymerer, t.ex. baserade på aminosyror, skulle kunna bidra till utvecklingen av innovativa metoder för biomedicinska tillämpningar." säger Leiske.
Mer information: Jonas De Breuck et al, Amino-Acid-Derived Anionic Polyacrylamides with Tailored Hydrophobicity–Physicochemical Properties and Cellular Interactions, ACS Polymers Au (2024). DOI:10.1021/acspolymersau.3c00048
Tillhandahålls av Bayreuth University
