Proteinbaserade läkemedel visar lovande aktivitet mot många svårbehandlade mål. Att få dessa biomolekyler förbi kroppens många försvar, dock, kräver innovativ teknik som läkemedelslevererande nanopartiklar. Polymjölksyra (PLA) är en potentiell kandidat eftersom den är ogiftig, biologiskt nedbrytbar, och monteras spontant till små strukturer under rätt förhållanden. Chaobin He från A*STAR Institute of Materials Research and Engineering i Singapore och hans medarbetare har utvecklat en robust metod för att syntetisera PLA-nanopartiklar med hjälp av sampolymerteknologi och en styv "nanocage" gjord av kisel.

Under polymerisation, PLA bildas till en av två spegelbildsföreningar, känd som L-typ eller D-typ (se bild). När kemister blandar PLA-kedjor av L- och D-typ tillsammans, deras komplementära former kopplas samman genom en process som kallas stereokomplexering. Nyligen, kemister har funnit att att konstruera PLA-kedjor som innehåller diskreta "block" av L- och D-föreningar ger oöverträffad kontroll över bildningen av nanopartiklar - vilket gör att de kan producera distinkta former.

Även om stereokomplexering förbättrar de mekaniska egenskaperna hos PLA-nanopartiklar, många av dessa föreningar aggregerar oönskat efter några dagar i vatten. Han och hans team undersökte om de kunde behålla nanopartiklarnas form med silsequioxan, ett styvt och litet ramverk av kisel-syreatomer som har en stark rekord för att öka polymerstyrkan på molekylär nivå.

Efter att ha kopplat silsequioxan till individuella PLA-kedjor av L- och D-typ, forskarna använde en process som kallas atomöverföringsradikalpolymerisation för att generera organisk-oorganiska hybridsampolymerer med väldefinierade PLA- och silsequioxansegment. När de blandade två blocksampolymerer med komplementära L- och D-PLA-segment till polära organiska lösningsmedel som håller små elektriska laddningar, kedjorna självmonterade till nanoskala sfärer. Eftersom sampolymerer utan matchande L- och D-segment förblev i lösning under samma förhållanden, teamet drog slutsatsen att stereokomplexering är den primära kraften som driver bildningen av nanopartiklar.

Experiment avslöjade att kiselnanokage signifikant förbättrade PLA nanopartikelstabilitet:även efter en månad i utspädd vattenlösning, dessa hybridföreningar behöll sina unika former. Vidare, teamet fann att inkorporering av längre silsequioxanenheter i PLA-kedjorna fick nanopartiklarna att samlas till mindre sfärer. Enligt Han, detta tyder på att den oorganiska beståndsdelen kan påverka sannolikheten för stereokomplexbildning - fynd som öppnar möjligheter att exakt ställa in nanopartikelstorlek och form.

Han och hans medarbetare antar att deras nanopartiklar kan förbättra egenskaperna hos PLA-plaster som används för medicinska implantat genom att fungera som nya "fyllmedel". Han förklarar att de små föreningarna bör förbättra gränsytans vidhäftning inuti stora ark av PLA, därigenom ökar dess duktilitet och seghet.