Nanogeneeskunde staat voor twee grote uitdagingen:het beheersen van de synthese van extreem kleine vectoren die een of meer actieve ingrediënten bevatten en het vrijgeven van deze middelen op de juiste plaats op het juiste moment, in gecontroleerde vormen en doses. Onderzoekers van het Organic Polymer Chemistry Laboratory (Institut Polytechnique de Bordeaux, Frankrijk) hebben onlangs nanoblaasjes ingekapseld in iets grotere blaasjes. Deze structuur van de "Russische pop" bootst de organisatie van celcompartimenten na. Het reproduceren ervan is een eerste grote stap naar het op gang brengen van gecontroleerde reacties in de structuur van de cel. Dit werk opent nu al nieuwe mogelijkheden in termen van meervoudige inkapseling, gecompartimenteerde reactoren en de toediening van vectoren via nieuwe toedieningsroutes (bijv. orale absorptie). Deze resultaten zijn gepubliceerd op 27 januari 2012, in Internationale editie van Angewandte Chemie .

De belangrijkste nanovectoren voor medicijnafgifte die tot nu toe zijn bestudeerd, zijn lipideblaasjes of "liposomen". Analogen van deze vectoren op basis van polymeren en bekend als "polymersomen" werden ongeveer 10 jaar geleden ontdekt. Ze hebben verschillende voordelen ten opzichte van liposomen:ze zijn stabieler en ondoordringbaar, ze zijn gemakkelijker "gefunctionaliseerd" en "gemoduleerd" (het is mogelijk, bijvoorbeeld, om warmtegevoelige polymeren of polymeren te synthetiseren die bepaalde soorten cellen herkennen, zoals tumorcellen in het bijzonder). In de afgelopen 10 jaar, het team onder leiding van Sébastien Lecommandoux heeft 'intelligente' polymersomen ontwikkeld op basis van polypeptiden waarvan de eigenschappen en structuren analoog zijn aan die van virussen.

De onderzoekers gaan nu verder met deze biologische mimiek en inspiratie, door polymersomen in elkaar in te kapselen. Deze compartimentering bootst de structuur van cellen na, die zelf zijn samengesteld uit compartimenten (kleine interne organellen, waar elke dag duizenden interacties en reacties plaatsvinden) en een visco-elastisch cytoplasma, waardoor de cel een zekere mate van mechanische stabiliteit krijgt. Echter, het vormen van dergelijke ingekapselde polymersomen op een gecontroleerde manier is geen sinecure.

De wetenschappers slaagden erin om dit te doen door het gebruik van een nieuwe emulsie-/centrifugatiemethode die snel, eenvoudig, vereist weinig reagentia en bleek zeer effectief. Het team gebruikte vervolgens beeldvorming met fluorescerende markers om de vorming van structuren aan te tonen waarin polymersomen in elkaar waren ingekapseld. Het beheersen van deze compartimentering maakt het mogelijk om de inkapseling van verschillende verbindingen (binnen meerdere interne polymersomen) binnen een enkele vector te overwegen. Dit is wat de onderzoekers vervolgens demonstreerden:ze kapselden twee verschillende populaties van interne polymeersomen in in een enkel groter polymeersoom. Hun bevindingen geven aan dat het mogelijk moet zijn om een ​​veel groter aantal verschillende blaasjes in de vector op te nemen. Dit is veelbelovend voor gecombineerde vectorisatie, in de oncologie bijvoorbeeld waarbij de mogelijkheid om verschillende actieve ingrediënten (waarvan sommige anders onverenigbaar zouden kunnen zijn) via een enkele vector af te leveren een groot voordeel zou zijn.

Deze nieuwe structuren kunnen ook worden gebruikt als gecompartimenteerde reactoren, in katalyse of voor biomedische toepassingen. De onderzoekers kapselden drie verschillende fluorescerende moleculen (gebruikt als "model moleculen van actieve ingrediënten") in de drie compartimenten in deze structuren:het externe polymersoommembraan, de waterige holte van het externe polymersoom en het interne polymersoommembraan. Dus, het is nu aannemelijk om in de verschillende compartimenten van de polymeersomen verschillende reagentia in te kapselen of in deze polymeersomen naar believen verschillende cascadereacties op gang te brengen.

Naast een verbeterde bescherming van de ingekapselde actieve ingrediënten, deze verpakkingsbenadering vergemakkelijkt ook de controle en maakt een nauwkeurigere modulatie van de permeabiliteitseigenschappen van de blaasjes mogelijk. De onderzoekers hebben dit gemodelleerd in een experiment waarbij in vitro een middel tegen kanker vrijkomt, doxorubicine (DOX), opgenomen in interne ingekapselde polymersomen. DOX kwam ongeveer twee keer zo snel vrij uit klassieke nanopolymersomen dan uit dergelijke polymersomen ingekapseld in een groter extern polymeersoom.

De onderzoekers zijn de eersten die dit soort meervoudige, gecontroleerde inkapseling in gecompartimenteerde blaasjes, vooral polymeren, die ook het cytoskelet nabootsen, waardoor de structuur van de cel in zijn geheel wordt gereproduceerd. De volgende stap zal zijn om dit systeem te gebruiken om gecontroleerde chemische reacties in attolitervolumes (10 ^-18 liter), in een besloten omgeving.