En ny teknik inom kemi kan bana väg för att producera enhetliga nanopartiklar för användning i läkemedelsleveranssystem.

Forskare har undersökt hur man bättre kan använda nanopartiklar i medicin i flera decennier. Betydligt mindre än en genomsnittlig cell, nanopartiklar är mer lika i storlek till proteiner. Detta gör dem bra på att interagera med biomolekyler och transportera läkemedelsmolekyler fästa vid deras yta över cellmembran.

Hittills, dock, bara en handfull nanopartikelbaserade läkemedel har lyckats nå kliniken. Detta beror på utmaningarna med att kontrollera nanopartiklarnas storlek och form - och till fullo förstå hur dessa variabler påverkar hur partiklarna beter sig i kroppen.

I en ny studie, publicerad i Naturkommunikation , forskare från University of Birmingham och University of Bath har visat en teknik som gör det möjligt för kemister att närmare kontrollera storleken och formen på nanopartiklar.

Dr Tom Wilks, vid University of Birminghams School of Chemistry, är en av huvudförfattarna till studien. Han förklarar:"Om du ändrar formen på en nanopartikel från, till exempel, en sfärisk till en cylindrisk form, andra har visat att detta kan ha en dramatisk effekt på hur det interagerar med celler i kroppen, och hur det fördelas genom kroppen. Genom att kunna styra storlek och form, vi kan börja designa och testa nanopartiklar som är exakt lämpade för en avsedd funktion. "

För närvarande, för att producera olika formade nanopartiklar för läkemedelsleverans måste forskare utveckla en skräddarsydd kemisk syntes för varje, vilket kan vara jobbigt, tidskrävande och dyr process.

Tekniken som utvecklats av Birmingham -forskarna erbjuder ett bedrägligt enkelt sätt att effektivisera denna process. Teamet började med en basnanopartikel, tillverkad av en polymer, och tillsatt en andra polymer i lösning. Polymererna är utformade så att de vill binda till varandra, så den andra polymeren drivs in i nanopartikelns kärna, tvingar den att expandera. Nanopartikelns exakta storlek och form bestäms sedan helt enkelt av hur mycket av den andra polymeren som tillsätts.

"Det exakta sättet på vilket dessa polymerer konstruerades och kontrollen vi har över hur mycket av den andra polymeren tillsätts innebär att vi exakt kan förutsäga nanopartiklarnas form, och har en hög grad av kontroll över dess storlek, "förklarar Dr Wilks.

Teamet tror att processen också kan reproduceras med andra polymerer, vilket innebär att processen kan anpassas för valfritt antal applikationer som involverar nanopartiklar, från fotonik till bränsleceller.

"Detta är ett viktigt första steg för att effektivt kunna utnyttja nanopartiklar för en mängd applikationer, men det finns många frågor kvar att svara på, "säger Dr Wilks." Till exempel, inom läkemedelsleverans, vi behöver veta mycket mer om vad som skulle hända när läkemedelsmolekyler introduceras i våra nanopartiklar, samt hur nanopartiklarnas storlekar och former kan optimeras för olika användningsområden. "