Nanopartiklar är partiklar som är mindre än 100 nanometer. De erhålls vanligtvis från metaller och, på grund av deras lilla storlek, har unika egenskaper som gör dem användbara för biomedicinska tillämpningar. Dock, utan behandling för att göra deras ytor biologiskt inerta, deras effektivitet är kraftigt begränsad. Forskare ledda av Kazuhiko Ishihara vid University of Tokyo har banat väg för användningen av MPC-polymerer för att modifiera ytorna på nanopartiklar. I en nyligen publicerad artikel i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material , de granskade nuvarande sätt på vilka polymera nanopartiklar kan användas för att transportera en typ av små nanopartiklar som kallas kvantprickar in i celler.

MPC-polymerer är stora molekyler gjorda av kedjor av 2-metakryloyloxietylfosforylkolin (MPC). Bioaktiva nanopartiklar vars ytor har modifierats med dem kan användas som antitumörföreningar, genbärare, kontrastmedel som förbättrar MR-bilder, och proteindetektorer. MPC-polymerer efterliknar cellulära membran och tillåter leverans av bioaktiva molekyler som normalt inte är särskilt lösliga i vatten eller som kan ge oönskade biologiska biverkningar. När forskare fäster MPC-polymerer på ytan av oorganiska nanopartiklar, de kan göra ämnen som lätt levereras till blodet eller annan vävnad.

Ishiharas grupp har nyligen använt denna process med kvantprickar för att producera nanopartiklar som kan överträffa traditionella organiska fluorescerande färgämnen i biomedicinsk avbildning. Med hjälp av en enkel lösningsmedelsförångningsteknik, de kunde tillverka polymernanopartiklar som innehöll en kärna av kvantprickar insnärjda i nanopartikelpolymeren PLA (poly L-mjölksyra), som sedan omgavs av ett lager av ett MPC-polymerderivat kallat PMBN. Denna kombination producerade partiklar som bibehöll samma nivåer av fluorescens i en lösning efter att ha lagrats i mer än sex månader vid 4 grader Celsius, och som fungerade i miljöer med varierande surhetsgrad. Medan traditionella organiska färgämnen förlorar sin fluorescens vid upprepad belysning, det gjorde inte polymerens kvantprick-nanopartiklar.

För att vara användbar, nanopartiklar måste transporteras in i celler. För att åstadkomma detta, teamet testade prestandan hos flera molekyler genom att fixera dem på ytan av PMBN/PLA/quantum dot-partiklarna. Analyser visade att när den cellpenetrerande peptiden R8 - en oktapeptid gjord av åtta argininaminosyror - fästes till nanopartiklarna, de togs upp av celler inom fem timmar och hade ingen toxisk eller inflammatorisk effekt på cellerna ens efter tre dagar.

Ytterligare tester visade att celler med polymerkvantpartiklarna prolifererade normalt, och att nanopartiklarna fördelade sig jämnt i varje dottercell vid delning. Till skillnad från organiska fluorescerande färgämnen, detta försvagade inte fluorescenssignalen ens efter 30 timmars proliferation. "Detta var den första rapporten som visar den långsiktiga retentionen av nanopartiklar i celler. Beredning av bioaktiva nanopartiklar med MPC-polymerer kan användas för att tillverka in-cell nanoenheter vars interaktion med celler kan kontrolleras helt, " konstaterar Ishihara.