Hoe kan een zeer effectief medicijn naar de precieze plaats in het lichaam worden getransporteerd waar het nodig is? In het journaal Angewandte Chemie , scheikundigen van Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) presenteren samen met collega's in Aken een oplossing met behulp van een moleculaire kooi die opent door middel van ultrasonificatie.

Supramoleculaire chemie omvat de organisatie van moleculen in grotere, hogere orde structuren. Wanneer geschikte bouwstenen worden gekozen, deze systemen 'assembleren' zelf uit hun individuele componenten.

Bepaalde supramoleculaire verbindingen zijn zeer geschikt voor 'gast-gastchemie'. een gastheerstructuur omsluit een gastmolecuul en kan afschermen, beschermen en transporteren uit de buurt van zijn omgeving. Dit is een specialisme van Dr. Bernd M. Schmidt en zijn onderzoeksgroep aan het Instituut voor Organische en Macromoleculaire Chemie aan de HHU.

De chemici in Düsseldorf werkten samen met collega's van het DWI Leibniz Institute for Interactive Materials om een ​​systeem te vinden dat op een dag misschien zelfs ladingmoleculen door het menselijk lichaam kan transporteren en het medicijn op de gewenste locatie kan vrijgeven.

De oplossing kan zijn om discrete "Pd6(TPT)4-kooien" te gebruiken. Dit zijn octaëdrische kooi-achtige assemblages, dragende polymeerketens op elk hoekpunt. Ze bestaan ​​uit vier driehoekige panelen, palladiumatomen en verbindingseenheden.

Wanneer de afzonderlijke componenten in de juiste verhouding aan een waterige oplossing worden toegevoegd, de kooien zelf monteren. Indien kleiner, hydrofobe moleculen worden aan de kooien toegevoegd, ze gaan de holtes binnen. De onderzoekers toonden dit effect aan met farmaceutisch actieve moleculen, zoals ibuprofen en progesteron.

"De speciale truc met ons systeem betreft de vooraf bepaalde breekpunten, " legt Dr. Schmidt uit, laatste auteur van de studie. "De palladiumatomen bevatten alle verbindingen met een relatief zwakke binding. Als je er eenmaal in slaagt de atomen uit de verbinding te breken, de hele octoëdrische structuur breekt uit elkaar."

Om de banden te verbreken, de onderzoekers in Aken gebruiken krachtige ultrasonificatie vergelijkbaar met die welke medisch wordt gebruikt om nierstenen af ​​te breken, bijvoorbeeld. In water, de ultrageluid creëert cavitatiebellen die barsten en een enorme mechanische schuifkracht uitoefenen op de lange polymeerketens. De krachten zijn zo krachtig dat de palladiumatomen in feite van de hoekpunten worden gescheurd en zo de octaëdrische kooi scheuren. De kleine medicijnmoleculen worden tijdens het proces geagiteerd, maar worden niet beschadigd.

Dr. Robert Göstl (DWI) zegt:"Loca
Door ultrasone bestraling van het te behandelen weefsel kan het in de kooi getransporteerde medicijn later vrijkomen op de exacte locatie waar de therapie nodig is." De medicijnmoleculen die in het onderzoek worden gebruikt, dienen slechts als voorbeelden. een groot aantal verschillende hydrofobe moleculen kan in de kooi worden verpakt. In tegenstelling tot andere beschreven host-guest-systemen, het is niet nodig om de medicijnmoleculen chemisch te veranderen om ze in de kooi te krijgen. "Om tumoren te behandelen, het haalbaar zou zijn om cytostatica als lading te gebruiken, bijvoorbeeld. Door ze direct vrij te geven op de plaats van een solide tumor, het kan mogelijk zijn om chemotherapie te krijgen die veel minder van het medicijn gebruikt en dus minder bijwerkingen heeft, ", legt Schmidt uit.

Dit wordt geholpen door het feit dat het gedefinieerde laadvolume het mogelijk maakt om precies te meten hoeveel van het medicijn op de doellocatie wordt afgegeven. "De toegediende dosis kon zelfs nauwkeurig worden berekend."

Het onderzoek is een Proof of Concept waarmee de haalbaarheid van de aanpak is aangetoond. Het overtuigde ook de recensenten en uitgevers van het tijdschrift Angewandte Chemie , die de publicatie als zeer belangrijk beoordeelden. Het werk, die is geclassificeerd als een "Hot Paper, " zal ook op de omslag van het komende nummer verschijnen.

"De volgende stappen omvatten het bepalen hoe echte cellen reageren op onze kooien. Vóór medisch gebruik, we moeten ervoor zorgen dat ze niet giftig zijn."