Wetenschappers van de Hong Kong Baptist University (HKBU) demonstreerden het ontwerp en de synthese van een slim bolvormig macromoleculair machinevehikel voor actief gecontroleerde toediening van kankermedicijnen die de werkzaamheid van het medicijn verbetert. Deze doorbraak geeft inzicht in gerichte therapiemedicijnen zoals chloorambucil bij de behandeling van leukemie. De krant, getiteld "Hogere generatie Type III-B Rotaxane Dendrimers met controlerende deeltjesgrootte in driedimensionale moleculaire schakeling, " werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Het team rapporteerde over een reeks nieuwe hypervertakte macromoleculen met, hoogstens, 15 mechanische bindingen bij de vertakkingseenheid. Mechanische bindingen zijn een nieuwe en opwindende klasse van niet-covalente bindingen, vergelijkbaar met bekende kettingen en haken, bijvoorbeeld. Deze macromoleculen kunnen een algehele extensie-contractie moleculaire beweging induceren via collectief en controleerbaar moleculair heen en weer pendelen, het vermogen verschaffen om medicijnmoleculen in te kapselen en deze actief af te geven door zure stimuli.

dokter Ken Leung, die het onderzoek leidde, zei dat in de huidige behandeling van leukemie, geneesmiddelen worden toegediend om leukemiecellen te doden die in het bloed en het beenmerg aanwezig kunnen zijn. De hoeveelheid medicijnen die vrijkomt om de vrij zwevende kankercellen te doden, kan niet effectief worden gecontroleerd, echter. Hij zei dat de 15 mechanische bindingen lijken op mechanische armen die actief de afgifte en geschikte hoeveelheid medicijnen controleren die aan gerichte kankercellen worden afgegeven.

Dr. Leung voegde eraan toe dat dit slimme materiaal moleculaire machines en dendrimeren combineert met een nieuwe doorbraak in synthese en gecontroleerde en actieve medicijnafgifte. Met zijn complexiteit en omvang, dit synthetische molecuul lijkt op een klein virus. Vanwege de relatief lage toxiciteit van dit slimme bolvormige moleculaire voertuig, het kan ook dienen als een potentieel ideale moleculaire machine voor langdurige medicijnafgifte in het menselijk lichaam. De molecuulmassa's van deze nieuwe macromoleculen werden gekarakteriseerd door massaspectrometrie, en hun chemische structuren en fysische eigenschappen werden ook geverifieerd met supercomputersimulaties.

Kwan Chak-shing, die de synthese van de macromoleculen voltooide, zei, "De synthese van macromoleculaire machines is ingewikkeld, terwijl de tussenproducten de vorming van mechanische bindingen vereisen, gevolgd door zorgvuldige zuivering en karakterisering. Ik kijk uit naar meer creatief onderzoekswerk in HKBU."

Moleculaire machines worden geassembleerd met moleculaire tegenhangers die reageren op specifieke stimuli (input) en mechanische bewegingen produceren (output). Rotaxaandendrimeren zijn moleculaire onderling verbonden moleculen die hypervertakte macromoleculen combineren met moleculaire machines. Onder verschillende soorten rotaxaandendrimeer, type III-B heeft de meest gecompliceerde moleculaire structuur en vertoont de grootste extensie-contractie-eigenschappen. De doorbraak in de synthese en de controle van de deeltjesgrootte van rotaxaandendrimeren van een hogere generatie zou wetenschappers inzicht kunnen geven om meer geavanceerde moleculaire machines te ontwikkelen voor functionele materialen en nanotechnologie, zoals de levering van medicijnen of biomoleculen.