Wetenschap
Nieuwe polymeren vertonen interactie met cellen
Een nieuwe ontwikkeling in het biomedisch onderzoek zou de deur kunnen openen voor een verscheidenheid aan nieuwe toepassingen:wetenschappers van de Universiteit van Bayreuth hebben ontdekt dat bepaalde polymeren, polyanionen genaamd, op een unieke manier cellen kunnen binnendringen zonder schade te veroorzaken.
De studie, gepubliceerd in het tijdschrift ACS Polymers Au , kan helpen om actieve stoffen gerichter naar de cellen te transporteren.
Een team van onderzoekers onder leiding van prof. dr. Meike Leiske, junior hoogleraar macromoleculaire chemie aan de Universiteit van Bayreuth, heeft onderzocht hoe polymeren kunnen worden gebruikt om actieve ingrediënten van medicijnen precies af te leveren op de plek in het lichaam waar ze nodig zijn.
Daartoe hebben ze een nieuw type aminozuur-gefunctionaliseerd polymeer geproduceerd. Aminozuren – organische verbindingen waaruit bijvoorbeeld eiwitten of hormonen bestaan – werden aan polymeren gehecht. Deze nieuwe polymeren kunnen langzaam aan cellen binden en zich ophopen in het celmembraan. Dit opent spannende mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe medische toepassingen.
In de huidige studie van prof. dr. Meike Leiske, junior hoogleraar macromoleculaire chemie aan de Universiteit van Bayreuth, werden polyanionen geproduceerd die zijn afgeleid van aminozuren en verschillende alkylzijketens hebben. Deze polyanionen werden geproduceerd met behulp van een speciale chemische synthesemethode om gedefinieerde eigenschappen te verkrijgen.
De onderzoekers konden aantonen dat deze polymeren een vergelijkbare ionische lading hebben als de bekende polyacrylzuren, terwijl ze op verschillende manieren hydrofoob, dat wil zeggen wateroplosbaar, zijn.
De interacties tussen deze polyanionen en cellen werden gedetailleerd onderzocht en er werd gevonden dat de polymeren langzaam aan de cellen binden en zich kunnen ophopen in het celmembraan. Vooral de polyanionen met een hogere hydrofobiciteit vertoonden een sterkere binding aan de cellen.
‘Normaal gesproken interageren polyanionen heel langzaam of helemaal niet met onze cellen omdat ze, net als ons celmembraan, ook een negatieve lading hebben. Door iets meer hydrofobe aminozuren te gebruiken, konden we de polymeren zo ontwerpen dat ze inbedden zich in het celmembraan – wat normaal niet gebeurt – voordat ze uiteindelijk worden opgenomen”, legt Leiske uit.
Dit baanbrekende onderzoek toont het potentieel aan van polymeren afgeleid van natuurlijke aminozuren. De diversiteit van deze materialen opent nieuwe manieren om hun eigenschappen aan te passen voor verschillende medische doeleinden.
"De ontdekking dat polyanionen op een zachte manier cellen kunnen binnendringen zonder ze te beschadigen, opent nieuwe mogelijkheden voor biomedisch onderzoek. Deze bevinding onderstreept dat op maat gemaakte polymeren, bijvoorbeeld op basis van aminozuren, zouden kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van innovatieve benaderingen voor biomedische toepassingen." zegt Leiske.