Forskare vid Case Western Reserve University har fått en $540, 000 federalt anslag för att ta fram metoder för att bygga små strukturer skräddarsydda för att exakt leverera mediciner till tumörer eller bära färgämnen som hjälper bildteknik att upptäcka sjukdomar, skapa mer effektiva nanotrådar och nanoelektonik, och mer.
Att bygga exakt definierade strukturer på nanoskala har visat sig vara en utmaning för kemister. För att ge kontroll och precision, forskarna föreslår att bygga komplexa polymera nanostrukturer på byggnadsställningar gjorda av växtvirus, små organismer som infekterar växtceller men är godartade utanför växten.
Jon Pokorski, biträdande professor i makromolekylär vetenskap och teknik, och Nicole Steinmetz, biträdande professor i biomedicinsk teknik, kommer att använda det treåriga anslaget från National Science Foundations Macromolecular, Supramolecular and Nanochemistry Program för att testa tre metoder för att syntetisera stavformade nanostrukturer.
Vanligtvis, forskare bygger nanopolymerer från små polymerkedjor som självmonteras och används för att göra filmer, superkristaller och läkemedelstillförselanordningar. Men det finns alltid brister i monteringen.
"Genom att använda en mall - viruset - kan vi producera en jämnt spridd polymerbeläggning som ger mer konsekventa och effektiva egenskaper, " sade Pokorski. "Och det här är väldigt modulärt; det kan tillämpas på många användningsområden. "
Genom att kontrollera storleken och ytegenskaperna, de hoppas kunna minska eller eliminera de giftiga biverkningarna som kan orsakas av dessa två egenskaper under läkemedelsleverans, han sa.
Steinmetz, en utsedd till Case Western Reserve School of Medicine, kommer att bygga mallarna med hjälp av tobaksmosaikvirus. Istället för att göra sfärer, målet är att göra material som är betydligt längre än de är breda, kallas "högaspektsmaterial".
"Den fysiska egenskapen gör dem mer användbara för nanotrådar och elektronik och applikationer i kroppen, " Hon sa.
Tobaksviruspartiklarna är cirka 300 nanometer gånger 18 nanometer, men Steinmetz kommer att styra storlekar med hjälp av genteknik, "vilket ger oss mer kontroll än vi skulle kunna ha med rent kemiska produktionsmetoder, " Hon sa.
Pokorski kommer att lägga till polymerer. Stångformen gör att en polymer med en funktion - som att bära medicin - kan knytas till ena änden, och en annan med en annan funktion - till exempel att bära ett bildfärg - till den andra.
"Eller, " han förklarade, "vi kan odla en polymer på utsidan och en annan polymer på insidan eftersom växtviruset är ett ihåligt rör."
Förutom att använda nanopartiklar som vehiklar för att transportera läkemedel till specifika mål, de kan användas som elektriska kontakter, ersätter kolnanorör som används för att länka nanoelektronik.
