(PhysOrg.com) -- Förmågan hos vissa former av plankton och bakterier att bygga ett extra naturligt lager av nanopartikelliknande rustningar har inspirerat kemister vid University of Warwick att ta fram ett häpnadsväckande enkelt sätt att ge läkemedelsbärande polymervesiklar (mikroskopisk polymer). baserade vätskesäckar) deras eget pansarskydd.

Warwick-forskarna har kunnat dekorera dessa ihåliga strukturer med en mängd olika nanopartiklar som öppnar en ny strategi i designen av fordon för läkemedelsfrisättning, till exempel genom att ge vesikeln "smygande" förmåga som kan undvika kroppens försvar samtidigt som läkemedlet frisätts.

Framsteg inom polymerisation har lett till en ökning av skapandet av vesiklar gjorda av polymermolekyler. Sådana vesiklar har intressanta kemiska och fysikaliska egenskaper som gör dessa ihåliga strukturer till potentiella läkemedelstillförselvehiklar.

University of Warwick-teamet var övertygade om att ännu mer styrka, och intressanta skräddarsydda fastigheter, skulle kunna ges till vesiklarna om de kunde lägga till ett extra lager kolloidal pansar gjord av en mängd olika nanopartiklar.

Ledande forskare på University of Warwick-teamet Docent Stefan Bon sa:

"Vi hämtade vår inspiration från naturen, i hur det tillför skydd och mekanisk styrka i vissa klasser av celler och organismer. Förutom den mekaniska styrkan som tillhandahålls av cellens cytoskelett, växter, svampar, och vissa bakterier har en extra cellvägg som yttersta gräns. Organismer som särskilt lockade vårt intresse var de med en cellvägg som består av ett pansar av kolloidala föremål – till exempel bakterier belagda med S-lagerproteiner, eller växtplankton, som coccolithophorids, som har sin egen CaCO3-baserade nano-mönstrade kolloidala pansar"

Warwick-forskarna hittade en förvånansvärt enkel och mycket effektiv metod för att lägga till en rad olika typer av extra rustningar till de polymerbaserade vesiklerna. En av dessa pansartyper var ett mycket regelbundet packat lager av mikroskopiska polystyrenkulor. Denna konfiguration innebar att forskarna kunde designa en vesikel som hade en ytterligare och exakt permeabel förstärkt barriär för läkemedelsfrisättning, som ett resultat av den kristallina ordnade strukturen hos polystyrenkulorna.

Forskarna lyckades också använda samma teknik för att lägga till en gelatinliknande polymer för att tillhandahålla en "smyg"-rustning för att skydda vesiklar från oönskad uppmärksamhet från kroppens immunsystem medan den långsamt släppte ut sin läkemedelsbehandling. Denna speciella beläggning (en poly((etylakrylat)-co-(metakrylsyra))-hydrogel) absorberar så mycket omgivande vatten i sin yttre struktur att den kanske kan lura kroppens försvarsmekanism att tro att det faktiskt bara är vatten.

Warwick-forskarna hade idén att helt enkelt ge sina utvalda kolloidala partiklar, eller latex, baserad pansar med motsatt laddning till polymervesiklarna, att binda ihop dem. Detta visade sig vara ännu mer effektivt och lätt att manipulera och skräddarsy än de ens de hade hoppats på. Men forskarna behövde ett nytt sätt att faktiskt observera vesiklarna för att se om deras plan hade fungerat.

Tidigare observationsmetoder krävde forskare att torka ut vesiklarna innan de undersökte dem under ett elektronmikroskop - men detta deformerade vesiklarna allvarligt och gav därför lite användbar data. Men University of Warwick hade nyligen skaffat ett kryoelektronmikroskop tack vare finansiering från Science City-programmet. Detta gjorde det möjligt för forskargruppen att snabbt frysa vesiklarna till -150o och bevara vesiklarnas form före observation med elektronmikroskop. Detta avslöjade att forskarnas enkla laddningsbaserade hade fungerat exakt som planerat.