Je lichaam houdt zijn neuronen aan het vuren, immuunsysteem werkt en serotonine stroomt met een slim stukje techniek:kleine capsules die signaalmoleculen van plaats naar plaats in het lichaam afleveren.

Een team, waaronder Juan de Pablo, ingenieur van de Universiteit van Chicago, kondigde vorige week in Nature Chemistry aan dat ze een recept hebben gemaakt om deze capsules na te bootsen. Hun kleine, hersluitbare synthetische pakketten, zoals Ziploc-tassen, hun inhoud op cue vrijgeven - in dit geval, bij blootstelling aan licht van een bepaalde golflengte. Dergelijke technologie kan nuttig zijn voor medicijnen of andere toepassingen, zeiden wetenschappers.

"Je zou je kunnen voorstellen deze te maken om medicijnen op maat te leveren aan specifieke delen van het lichaam, of om kunstmest of schoonmaakchemicaliën in de bodem vrij te geven, bijvoorbeeld, zei de Pablo, de Liew Family Professor aan het Institute for Molecular Engineering van de Universiteit van Chicago.

Het team, waaronder ook onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts, ontwierp een hol synthetisch pakket dat slechts tientallen tot honderden nanometers groot is - zo klein dat duizenden naast elkaar zouden kunnen zitten in de periode aan het einde van deze zin. Zijn huid bestaat uit een dubbele laag van twee lange moleculen, polymeren genaamd:de buitenste schil is in water oplosbaar, terwijl de binnenste laag een glasachtig materiaal is dat een stijve wand vormt. De twee polymeren zijn verbonden door een enkel molecuul dat op licht reageert door van vorm te veranderen.

Wanneer onderzoekers licht schijnen op het pakket, de verbindende moleculen veranderen van vorm, waardoor het glasachtige materiaal dat eronder zit zachter wordt en de inhoud van het pakket eruit kan glippen. Zodra het licht uitgaat, het glas stolt weer en het pakket wordt opnieuw verzegeld.

De onderzoekers stellen zich toepassingen voor zoals gerichte medische behandelingen:de pakjes vullen met medicijnen, wacht tot ze in het lichaam circuleren, schijn dan een licht op het specifieke deel van het lichaam en kijk hoe de pakjes het medicijn afgeven.

Beide delen van het molecuul zijn biocompatibel en worden al gebruikt in implantaten en medische behandelingen:de buitenkant is polyethyleenoxide, een polymeer dat wordt gebruikt in cosmetica, tandpasta en medicijnen vandaag; en de binnenvoering is polymelkzuur, die kan worden afgeleid van maïszetmeel en wordt afgebroken tot melkzuur, een natuurlijke verbinding in het lichaam.

De samenwerking breidt zich uit om meer moleculen te onderzoeken die kunnen worden ontworpen om op verschillende triggers te reageren, zoals licht, druk of chemische signalen, die het scala aan mogelijke toepassingen zou kunnen uitbreiden.

"De verrassing was dit inzicht dat een enkele lichtgevoelige laag, die minder dan een nanometer meten maar bovenop anders zeer lange moleculen liggen die stevig op een dik glas zijn gepakt, kan een verstoring in het gehele materiaal veroorzaken, ' zei de Pablo.

Een dieper begrip van dergelijke mechanismen zou de basis kunnen vormen voor meer nieuwe materialen met nuttige eigenschappen. De Pablo en zijn medewerkers gebruiken geavanceerde moleculaire simulaties om die mechanismen te ontcijferen. hij zei.