• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Som ett fiskenät, nanonet kollapsar för att fånga läkemedelsmolekyler

    en kemisk struktur av PPSU som visar polymerens ryggrad och syreatomer som bär positiva/negativa (blå/röda) atomära partiella laddningar, respektive. b Atomistisk simuleringsögonblicksbild som visar en upplösning-komplementaritetsjämvikt i DMSO för sex PPSU20-kedjor. Infällt är en överbyggnad bildad av PPSU självkomplementaritet. c PPSU-självkomplementaritet som leder till en 2D-reversibel överbyggnad med anrikning av syreatomer på ytan. Bildandet av 3D-överbyggnader hämmas i DMSO på grund av den starka avstötningen mellan skikten. d Genomsnittliga dipolära energier per dipol-dipolpar av sulfon-sulfon och sulfonlösningsmedel. Felstaplar representerar standardavvikelsen från tre parallella simuleringar. e Atomistisk simuleringsögonblicksbild som visar bildandet av en 3D-överbyggnad genom PPSU-buntning i vatten. Insats som visar 3D-överbyggnaden med eller utan vattenmolekyler. Kreditera: Naturkommunikation (2020). DOI:10.1038/s41467-020-18657-5

    Northwestern University forskare gjuter ett nät för nanopartiklar.

    Teamet har upptäckt en ny, snabb metod för att tillverka nanopartiklar från en enkel, självmonterande polymer. Den nya metoden ger nya möjligheter för olika tillämpningar, inklusive vattenrening, diagnostik och snabbt genererande vaccinformuleringar, som vanligtvis kräver att många olika typer av molekyler antingen fångas eller levereras samtidigt.

    Använda ett polymernät som kollapsar till nanoskala hydrogeler (eller nanogeler), metoden fångar effektivt över 95 % av proteinerna, DNA eller småmolekylära läkemedel – ensamma eller i kombinationer. Som jämförelse, belastningseffektiviteten är vanligtvis mellan 5 % och 20 % för andra leveranssystem för nanopartiklar.

    "Vi använder en polymer som bildar ett brett nät genom en vattenlösning, " sa Northwesterns Evan A. Scott, som ledde studien. "Då får vi nätet att kollapsa. Det samlar allt inom lösningen, fånga terapeutika inuti nanogelleveransfordon med mycket hög effektivitet."

    "Det fungerar som ett fiskenät, som först sprids ut på grund av elektrostatisk avstötning och sedan krymper vid hydrering för att fånga in fisk, '" tillade Fanfan Du, en postdoktor vid Scotts laboratorium.

    Tidningen publicerades förra veckan (29 september) i tidskriften Naturkommunikation .

    Scott är Kay Davis professor i biomedicinsk teknik vid Northwesterns McCormick School of Engineering. Nordvästprofessorerna Monica Olvera de la Cruz och Vinayak Dravid var medförfattare till uppsatsen.

    Molekyler som finns i naturen, såsom DNA och peptider, kan snabbt självmontera och organisera i olika strukturer. Efterliknar denna process med hjälp av mänskligt tillverkade polymersystem, dock, har förblivit begränsad. Tidigare utvecklade processer för självmontering av läkemedelstillförselsystem är tidskrävande, arbetsintensiva och svåra att skala. Processerna tenderar också att vara bedrövligt ineffektiva, kulminerade i att en liten del av läkemedlet faktiskt hamnar i leveranssystemet.

    "Klinisk tillämpning av självmonterade nanopartiklar har begränsats av svårigheter med skalbarhet och med att ladda stora eller flera terapeutiska medel, speciellt proteiner, " sa Scott. "Vi presenterar en mycket skalbar mekanism som stabilt kan ladda nästan vilken terapeutisk molekyl som helst med hög effektivitet."

    Scotts team fann framgång genom att använda en polypropylensulfon (PPSU) homopolymer, som är mycket löslig i dimetylsulfoxid (DMSO) lösning, men bildar elektrostatiska och hydrofila aggregat i vatten. Aggregaten är amfifila, vilket får dem att samlas i nätverk och så småningom kollapsa till geler.

    "Att lägga till mer vatten får nätverket att kollapsa, leder till bildandet av nanogeler, "Du sa. "Sättet på vilket vatten tillsätts påverkar PPSU-kedjebildningen, vilket förändrar nanogelernas storlek och struktur."

    Atomistiska simuleringar - utförda av Baofu Qiao i Olvera de la Cruz-gruppen - bekräftade att nanostrukturerna stabiliserades av svag sulfon-sulfonbindning. Med hjälp av grovkorniga simuleringar utförda av Northwestern postdoktor Trung Dac Nguyen, forskarna observerade nanonettstrukturerna. Detta öppnar en ny väg för sammansättning av mjuka material med hjälp av sulfon-sulfonbindning.

    Förutom läkemedelstillförselapplikationer, forskarna tror också att den nya metoden kan användas för vattenrening. Nätverket kan kollapsa för att samla föroreningar i vatten, lämnar rent vatten bakom sig.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com