Nanokapslar och andra behållare kan transportera läkemedel genom en patients kropp direkt till sjukdomens ursprung och släppa ut dem där på ett kontrollerat sätt. Sådana sofistikerade system används ibland i cancerterapi. Eftersom de fungerar väldigt specifikt, de har färre biverkningar än läkemedel som distribueras över hela organismen.

Denna metod är känd inom vetenskapen som drug delivery. Kemiprofessor Ann-Christin Pöppler från Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg i Bayern, Tyskland, är övertygad om att denna metod fortfarande har stor utvecklingspotential. Hon analyserar de molekylära kapslarna som omsluter läkemedel som en behållare och transporterar dem till verkningsplatsen:"Min grupp vill så detaljerat som möjligt förstå hur behållarmolekylerna och de aktiva ämnena ordnas och vilka egenskaper som följer av detta, " hon säger.

Polymera miceller som forskningsobjekt

Juniorprofessorn undersöker främst polymera miceller. Dessa består av många kedjor av molekyler, som samlas i sfäriska strukturer. Sådana miceller finns redan på marknaden som läkemedelsbehållare. De används i cancerterapier såväl som i kosmetiska produkter som sminkborttagningslotioner. När de kommer i kontakt med fettlösliga ämnen, de ordnar sig på sin yta och omger dem på slutet som ett hårstrån. Detta bildar en behållare med ett "vattenälskande" yttre skal och en "fettälskande" kärna.

"Lite är känt om det molekylära ursprunget för egenskaperna hos dessa strukturer, " säger Pöppler. I den vetenskapliga tidskriften Angewandte Chemie , forskaren och medförfattare från JMU beskrev nyligen en effekt som är viktig för utformningen av framtida läkemedelsleveranssystem:Om ökande mängder aktiva ingredienser packas in i de polymera micellerna, deras upplösning blir lidande – frisättningen av de aktiva ingredienserna blir då allt svårare.

Aktiva ingredienser limmar ihop micellerna

Würzburgs forskargrupp hittade orsaken till den minskande lösligheten genom en uppsättning olika experiment:När behållaren laddas mer och mer, de aktiva substanserna sätter sig inte längre uteslutande i kärnan utan också på behållarens yta. Där kan de nästan limma ihop de enskilda micellhåren. Dessa molekylära interaktioner minskar lösligheten av hela strukturen.

Nästa, teamet hoppas kunna ta reda på om upplösningen av behållaren kan förbättras genom strukturella förändringar av micellerna. Ett av målen med läkemedelsleverans är att se till att en behållare absorberar så mycket aktiv substans som möjligt och löser sig så bra som möjligt i kroppen.

Polymerkemi och farmaci involverat

Ann-Christin Pöppler samarbetade med två andra JMU-grupper i detta arbete. De polymera micellerna producerades av Robert Luxenhofer, Professor i polymerfunktionella material. Upplösningstesterna utfördes i teamet av professor Lorenz Meinel som leder ordföranden för läkemedelsteknik och biofysik.

De polymera miceller som användes var föreningar från ämnesklasserna poly(2-oxazoliner) och poly(2-oxazin)er. Curcumin användes som modell för en aktiv substans eftersom denna ingrediens i gurkmeja, en kryddväxt, är mycket lätt att visualisera spektroskopiskt. Strukturerna för behållarna laddade med olika mängder curcumin bestämdes med fast-tillstånd NMR-spektroskopi och andra analytiska metoder.