Skapandet av membran är av enorm betydelse inom biologi, men också i många kemiska tillämpningar utvecklade av människor. Dessa membran formas spontant när tvålliknande molekyler i vatten går samman. Forskare vid Eindhovens tekniska universitet har nu en tydlig bild av hela processen. Membranbildning visar sig börja med nanodroppar i vattnet med en högre koncentration av tvålliknande molekyler. Om du kan kontrollera dessa nanodroppar, du kan styra formen, tjocklek och storlek på membranen. Detta är av stor betydelse för, bland annat, utvecklingen av nya nanoläkemedel. Resultaten publiceras i Naturkemi .

Biologiska membran, och konstgjorda varianter, består av amfifila molekyler, vilket tvål är ett exempel på. Dessa molekyler har ett huvud som binder till vatten, men en svans som vänder sig bort från vattnet. Du kan föreställa dig att en grupp av sådana molekyler i vatten, lägger helst ihop svansarna, och sticker ut huvudena, mot vattnet. Liknande processer dominerar också skapandet av membran. Ofta är de sfäriska, som liposomer, så du kan, till exempel, lägga en medicin i den. Och även det ultimata membranet, cellväggen, är konstruerad på liknande sätt.

Hur nanodroppar sätter sig själv

Tills nu, bildandet av "miceller" ansågs vara det första steget i membranbildningen. En micell är en extremt liten sfärisk struktur (cirka 100 nanometer) av amfifila molekyler - alla med svansarna inåt och huvudena utåt. Dock, forskare vid Eindhovens tekniska universitet upptäckte en annan början:bildandet av nanodroppar i vatten med en högre koncentration av amfifila molekyler. Vid gränssnittet för den droppen, de amfifila molekylerna, som det var, ta varandras händer:först bildar de sfärer, som sedan förvandlas till cylindrar eller plattor, och sedan skapas ett slutet membran som omsluter nanodroppen. Med denna så kallade "självmonteringsprocess" droppen har blivit en liposom.

Forskargruppen förutspådde detta resultat på basis av en matematisk modell och datorsimuleringar, och sedan bekräftade det med en mycket speciell form av elektronmikroskopi. Med vätskefaselektronmikroskopi, de kunde göra videor av bildandet av liposomer. Eftersom vanliga amfifila molekyler är för små för att ens denna form av mikroskopi ska ses, forskarna använde mycket större molekyler som fungerar på samma sätt (blocksampolymerer).

Ansökningar

Enligt forskarna, deras nya insikter är grundläggande för att bättre kunna kontrollera självmonteringen av membran. De förväntar sig att se kunskapen återspeglas i ett brett spektrum av tillämpningar. Bland annat, Professor Nico Sommerdijk, en av forskarna, tänker på nanomedicin, inklusive bättre sätt att leverera cancerläkemedel till rätt plats i kroppen, genom att kapsla in dem i liposomer.