Nanomedicin står inför två huvudutmaningar:att kontrollera syntesen av extremt små vektorer som innehåller en eller flera aktiva ingredienser och släppa ut dessa medel på rätt plats vid rätt tidpunkt, i kontrollerade former och doser. Forskare från Organic Polymer Chemistry Laboratory (Institut Polytechnique de Bordeaux, Frankrike) har nyligen inkapslat nanovesiklar i något större vesiklar. Denna "ryska docka" -struktur efterliknar organisationen av cellfack. Att reproducera det är ett första stort steg mot att utlösa kontrollerade reaktioner inom cellens struktur. Detta arbete öppnar redan nya möjligheter när det gäller multipel inkapsling, kompartmenterade reaktorer och administrering av vektorer via nya tillförselvägar (t.ex. oral absorption). Dessa resultat publicerades den 27 januari 2012, i Angewandte Chemie International Edition .

De främsta nanovektorerna för läkemedelsleverans som hittills har studerats är lipidvesiklar eller "liposomer". Analoger av dessa vektorer baserade på polymerer och kända som "polymersomer" upptäcktes för cirka 10 år sedan. De har flera fördelar jämfört med liposomer:de är mer stabila och ogenomträngliga, de är lättare "funktionaliserade" och "modulerade" (det är möjligt, till exempel, att syntetisera värmekänsliga polymerer eller polymerer som känner igen särskilda typer av celler, såsom tumörceller i synnerhet). Under de senaste 10 åren, teamet koordinerat av Sébastien Lecommandoux har utvecklat "intelligenta" polymersomer från polypeptider vars egenskaper och strukturer är analoga med virus.

Forskarna tar nu denna biologiska mimik och inspiration vidare, genom att kapsla in polymersomer i varandra. Denna uppdelning efterliknar strukturen av celler, som själva består av fack (små inre organeller, där tusentals interaktioner och reaktioner äger rum varje dag) och en viskoelastisk cytoplasma, att ge cellen en viss mekanisk stabilitet. Dock, att bilda sådana inkapslade polymersomer på ett kontrollerat sätt är ingen enkel bedrift.

Forskarna lyckades göra det genom att använda en ny emulsions-/centrifugeringsmetod som var snabb, lätt, krävde få reagenser och visade sig vara mycket effektiva. Teamet använde sedan avbildning med fluorescerande markörer för att demonstrera bildandet av strukturer där polymersomer var inkapslade i varandra. Att kontrollera denna uppdelning gör det möjligt att föreställa sig inkapslingen av flera föreningar (inuti flera interna polymersomer) inom en enda vektor. Detta är vad forskarna sedan fortsatte med att demonstrera:de kapslade in två olika populationer av interna polymersomer i en enda större polymersom. Deras fynd indikerar att det borde vara möjligt att införliva ett mycket större antal olika blåsor i vektorn. Detta är mycket lovande för kombinerad vektorisering, inom onkologi till exempel, där möjligheten att leverera olika aktiva ingredienser (av vilka några annars kan vara inkompatibla) via en enda vektor skulle vara en stor fördel.

Dessa nya strukturer skulle också kunna användas som fackförsedda reaktorer, i katalys eller för biomedicinska tillämpningar. Forskarna kapslade in tre olika fluorescerande molekyler (används som "modellaktiva ingrediensmolekyler") i de tre fack som ingår i dessa strukturer:det yttre polymersommembranet, vattenhålan i den yttre polymeren och det inre polymermembranet. Således, det är nu rimligt att kapsla in olika reagens i de olika avdelningarna i polymersomerna eller att utlösa olika kaskadreaktioner efter behag i dessa polymersomer.

Förutom att ge förbättrat skydd för de inkapslade aktiva ingredienserna, denna förpackningsmetod underlättar också kontroll och tillåter en mer exakt modulering av vesiklarnas permeabilitetsegenskaper. Forskarna modellerade detta i ett experiment som involverade in vitro-frisättning av ett anticancermedel, doxorubicin (DOX), inkorporerad i inre inkapslade polymersomer. DOX släpptes ungefär dubbelt så snabbt från klassiska nanopolymersomer än från sådana polymersomer inkapslade i en större extern polymersom.

Forskarna är de första som har uppnått denna typ av multipel, kontrollerad inkapsling i kompartmenterade vesiklar, särskilt polymerer, som också efterliknar cytoskelettet, reproducerar således cellens struktur i sin helhet. Nästa steg blir att använda detta system för att utlösa kontrollerade kemiska reaktioner i attolitervolymer (10 ^-18 liter), i en begränsad miljö.