Mensen combineren materialen om de beste eigenschappen van beide naar voren te brengen sinds koper en tin werden samengevoegd om de bronstijd te beginnen. Bij de laatste succesvolle fusie onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology, de Universiteit van Maryland en de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) hebben een methode ontwikkeld om twee stoffen te combineren die elk afzonderlijk interesse hebben gewekt voor hun potentiële biomedische toepassingen:een fosfolipidemembraan "bubbel", een liposoom genaamd, en deeltjes hydrogel, een met water gevuld netwerk van polymeerketens. De combinatie vormt een hybride nanoschaal (miljardste van een meter) deeltje dat op een dag rechtstreeks naar specifieke cellen zoals tumoren, gemakkelijk door het celmembraan van het doelwit gaan, en laat dan langzaam een ​​drugslading los.

In een recent artikel in het tijdschrift Langmuir , het onderzoeksteam beoordeelde hoe liposomen en hydrogel-nanodeeltjes individuele voor- en nadelen hebben voor medicijnafgifte. Hoewel liposomen nuttige oppervlakte-eigenschappen hebben waardoor ze zich op specifieke cellen kunnen richten en door membranen kunnen gaan, ze kunnen scheuren als de omgeving verandert. Hydrogel-nanodeeltjes zijn stabieler en beschikken over gecontroleerde afgiftemogelijkheden om de dosering van een medicijn in de loop van de tijd af te stemmen, maar zijn vatbaar voor degradatie en klontering. Het doel van de onderzoekers was om nanodeeltjes te ontwerpen waarin beide componenten zijn verwerkt om de sterke punten van elk materiaal te benutten en tegelijkertijd hun zwakke punten te compenseren.

Om hun liposoom-hydrogel hybride blaasjes te vervaardigen, de onderzoekers pasten een NIST-UM-techniek aan die bekend staat als COMMAND voor gecontroleerde microfluïdische menging en bepaling van nanodeeltjes die een microscopisch vloeibaar (microfluïdisch) apparaat gebruikt. In het nieuwe werk fosfolipidemoleculen worden opgelost in isopropylalcohol en gevoed via een minuscuul (21 micrometer in diameter, of drie keer de grootte van een gistcel) inlaatkanaal in een "mixer" -kanaal, vervolgens "gefocust" in een vloeistofstraal door een oplossing op waterbasis toegevoegd via twee zijkanalen. Hydrogel-precursormoleculen worden gemengd met de focusvloeistof.

Aangezien de componenten samenvloeien op de grensvlakken van de vloeistofstromen, de fosfolipidemoleculen assembleren zichzelf tot blaasjes op nanoschaal van gecontroleerde grootte en vangen de monomeren in de oplossing binnenin. De nieuw gevormde blaasjes worden vervolgens bestraald met ultraviolet licht om de hydrogelprecursors die ze dragen te polymeriseren tot een vaste gel die bestaat uit verknoopte ketens. Deze ketens geven kracht aan de blaasjes terwijl ze de bolvorm van de liposoomomhulling behouden (die, beurtelings, passage door een celmembraan zou vergemakkelijken).

Om de liposoom-hydrogel hybride blaasjes om te zetten in cellulaire leveringsvoertuigen, een medicijn of andere lading zou tijdens de productie aan de focusvloeistof worden toegevoegd.