Onderzoekers van de Tohoku University in Japan hebben met anderen samengewerkt om een ​​eenvoudige manier te ontwikkelen om virusachtige polymeerdeeltjes met verschillende nanostructuren te maken en te functionaliseren. De samenwerking omvat onderzoekers van de Michigan University in de VS en het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in Duitsland.

De geometrische controle van enzymen, antilichamen en andere eiwitten over polymeerdeeltjes zijn essentieel voor het realiseren van cascadereacties die worden waargenomen in een levend lichaam; zeer gevoelige immunoassaysystemen; en zeer efficiënte medicijnafgiftesystemen. Gegeven enzymatische reacties treden stap voor stap op langs uitgelijnde enzymen, de formaties van dergelijke enzymarrays zijn cruciaal voor het realiseren van de deeltjes.

In immunoassaysystemen en medicijnafgiftesystemen die polymeerdeeltjes gebruiken, de dichtheid en uitlijning van antilichamen op de deeltjes zijn zeer belangrijke factoren bij het bereiken van hoge gevoeligheden. Een virus is een ideaal deeltje gezien zijn nanostructuren en geometrisch gecontroleerde functionele groepen. Echter, structurele controle en selectieve chemische modificatie van synthetische polymeerdeeltjes waren tot nu toe ontoegankelijk vanwege hun gecompliceerde synthetische routes.

Diblokcopolymeren vormen fasegescheiden structuren op nanoschaal, en macromoleculaire samenstellingen kunnen structuren en periodiciteiten regelen. In de huidige studie, Guillaume Delaittre en medewerkers van het KIT zijn erin geslaagd hydrofobe diblokcopolymeren met gefunctionaliseerde blokken te synthetiseren. Divya Varadharajan van het KIT en Hiroshi Yabu van de Tohoku University hebben die diblokcopolymeren omgezet in nanogestructureerde deeltjes met behulp van een door hen ontwikkelde nanoprecipitatiemethode.

Het wijzigen van de bereidingsvoorwaarden, afmetingen en morfologieën van deeltjes leidden tot kernschil, gestapelde lamellen, en andere morfologieën gevonden. De gestapelde lamellenstructuur, waarbij beide polymeerfasen worden blootgesteld aan de deeltjesoppervlakken, werd gekozen voor selectieve chemische modificatie.

Om de plaatsselectieve chemische modificatie van deeltjes te visualiseren, fluorescerende kleurstoffen werden gefixeerd op de ene polymeerfase. Joerg Lahann van de Michigan University identificeerde deze chemische modificatie door ringvormige fluorescentie te observeren van nanodiscs die afkomstig zijn van het demonteren van gestapelde lamellen. Lahann gebruikte gestimuleerde emissiedepletie (STED) microscopie in zijn werk, wat een van de superoplossende microscopiemethoden is.