(PhysOrg.com) -- Het vermogen van sommige vormen van plankton en bacteriën om een ​​extra natuurlijke laag van nanodeeltjesachtig pantser te bouwen, heeft scheikundigen van de Universiteit van Warwick geïnspireerd om een ​​verrassend eenvoudige manier te bedenken om medicijndragende polymeerblaasjes (microscopisch polymeer gebaseerde zakjes vloeistof) hun eigen gepantserde bescherming.

De Warwick-onderzoekers zijn erin geslaagd deze holle structuren te versieren met een verscheidenheid aan nanodeeltjes, wat een nieuwe strategie heeft geopend in het ontwerp van voertuigen voor de afgifte van geneesmiddelen, bijvoorbeeld door het blaasje "stealth"-mogelijkheden te geven die de afweer van het lichaam kunnen vermijden terwijl het medicijn wordt afgegeven.

Vooruitgang in polymerisatie heeft geleid tot een toename van de vorming van blaasjes gemaakt van polymeermoleculen. Dergelijke blaasjes hebben interessante chemische en fysische eigenschappen die deze holle structuren potentiële vehikels voor medicijnafgifte maken.

Het team van de Universiteit van Warwick was ervan overtuigd dat nog meer kracht, en interessante woningen op maat, zou aan de blaasjes kunnen worden gegeven als ze een extra laag colloïdaal pantser zouden kunnen toevoegen dat is gemaakt van een verscheidenheid aan nanodeeltjes.

Hoofdonderzoeker van het team Universitair hoofddocent Stefan Bon van de Universiteit van Warwick zei:

“We haalden onze inspiratie uit de natuur, in hoe het bescherming en mechanische sterkte toevoegt aan bepaalde klassen van cellen en organismen. Naast de mechanische sterkte van het cytoskelet van de cel, planten, schimmels, en bepaalde bacteriën hebben een extra celwand als buitenste grens. Organismen die in het bijzonder onze interesse trokken, waren die met een celwand bestaande uit een pantser van colloïdale objecten - bijvoorbeeld bacteriën bedekt met S-laag eiwitten, of fytoplankton, zoals de coccolithophoriden, die hun eigen op CaCO3 gebaseerde colloïdale bepantsering met nanopatroon hebben”

De Warwick-onderzoekers kwamen op een verrassend eenvoudige en zeer effectieve methode om een ​​reeks verschillende soorten extra bepantsering aan de op polymeer gebaseerde blaasjes toe te voegen. Een van die pantsertypes was een zeer regelmatig gepakte laag microscopisch kleine polystyreenballen. Deze configuratie betekende dat de onderzoekers een blaasje konden ontwerpen met een extra en nauwkeurig permeabele versterkte barrière voor de afgifte van geneesmiddelen, als gevolg van de kristallijne geordende structuur van de polystyreenballen.

De onderzoekers slaagden er ook in om dezelfde techniek te gebruiken om een ​​gelatine-achtig polymeer toe te voegen om een ​​"stealth" -pantser te bieden om blaasjes te beschermen tegen ongewenste aandacht van het immuunsysteem van het lichaam, terwijl het langzaam zijn medicamenteuze behandeling afgaf. Deze specifieke coating (een poly((ethylacrylaat)-co-(methacrylzuur))-hydrogel) absorbeert zoveel omringend water in zijn buitenste structuur dat het het afweermechanisme van het lichaam voor de gek kan houden door te geloven dat het in feite gewoon water.

De Warwick-onderzoekers kwamen op het idee om eenvoudig hun gekozen colloïdale deeltjes te geven, of latex, gebaseerd pantser de tegengestelde lading aan die van de polymeerblaasjes, om ze samen te binden. Dit bleek nog effectiever en gemakkelijker te manipuleren en op maat te maken dan ze hadden gehoopt. De onderzoekers hadden echter een nieuwe manier nodig om de blaasjes daadwerkelijk te observeren om te zien of hun plan had gewerkt.

Eerdere observatiemethoden vereisten dat onderzoekers de blaasjes uitdrogen voordat ze vervolgens onder een elektronenmicroscoop onderzochten - maar dit vervormde de blaasjes ernstig en leverde dus weinig bruikbare gegevens op. De University of Warwick had echter onlangs een cryo-elektronenmicroscoop aangeschaft dankzij financiering uit het Science City-programma. Hierdoor kon het onderzoeksteam de blaasjes snel tot -150o bevriezen, waarbij de vorm van de blaasjes behouden bleef voordat ze door de elektronenmicroscoop werden bekeken. Hieruit bleek dat de onderzoekers op basis van eenvoudige lading precies hadden gewerkt zoals gepland.