Nanodeeltjes zijn deeltjes die kleiner zijn dan 100 nanometer. Ze worden meestal verkregen uit metalen en, vanwege hun kleine formaat, hebben unieke eigenschappen waardoor ze bruikbaar zijn voor biomedische toepassingen. Echter, zonder behandeling om hun oppervlakken biologisch inert te maken, hun effectiviteit is ernstig beperkt. Onderzoekers onder leiding van Kazuhiko Ishihara aan de Universiteit van Tokio hebben een pioniersrol gespeeld in het gebruik van MPC-polymeren om de oppervlakken van nanodeeltjes te modificeren. In een recent artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen , ze bespraken de huidige manieren waarop polymere nanodeeltjes kunnen worden gebruikt om een ​​soort kleine nanodeeltjes, kwantumdots genaamd, in cellen te transporteren.

MPC-polymeren zijn grote moleculen gemaakt van ketens van 2-methacryloyloxyethylfosforylcholine (MPC). Bioactieve nanodeeltjes waarvan de oppervlakken ermee zijn gemodificeerd, kunnen worden gebruikt als antitumorverbindingen, gen dragers, contrastmiddelen die MRI-beelden verbeteren, en eiwitdetectoren. MPC-polymeren bootsen celmembranen na en maken de afgifte mogelijk van bioactieve moleculen die normaal niet erg oplosbaar zijn in water of die ongewenste biologische bijwerkingen kunnen veroorzaken. Wanneer wetenschappers MPC-polymeren hechten aan het oppervlak van anorganische nanodeeltjes, ze kunnen stoffen maken die gemakkelijk in het bloed of ander weefsel terechtkomen.

Ishihara's groep heeft dit proces onlangs met kwantumstippen gebruikt om nanodeeltjes te produceren die beter presteren dan traditionele organische fluorescerende kleurstoffen in biomedische beeldvorming. Met behulp van een eenvoudige oplosmiddelverdampingstechniek, ze waren in staat om polymere nanodeeltjes te fabriceren die een kern van kwantumstippen bevatten die verstrikt waren in het nanodeeltjespolymeer PLA (poly L-melkzuur), die vervolgens werd omgeven door een laag van een MPC-polymeerderivaat genaamd PMBN. Deze combinatie produceerde deeltjes die dezelfde fluorescentie in een oplossing behielden nadat ze meer dan zes maanden bij 4 graden Celsius waren bewaard, en dat functioneerde in omgevingen met variërende zuurgraad. Terwijl traditionele organische kleurstoffen hun fluorescentie verliezen bij herhaalde verlichting, de polymeer quantum dot nanodeeltjes niet.

Nuttig zijn, nanodeeltjes moeten in cellen worden getransporteerd. Om dit te bereiken, het team testte de prestaties van verschillende moleculen door ze op het oppervlak van de PMBN/PLA/quantum dot-deeltjes te fixeren. Analyse toonde aan dat toen het celpenetrerende peptide genaamd R8 - een octapeptide gemaakt van acht arginine-aminozuren - aan de nanodeeltjes werd gehecht, ze werden binnen vijf uur door cellen opgenomen en hadden zelfs na drie dagen geen toxisch of ontstekingseffect op de cellen.

Verdere testen toonden aan dat cellen met de polymeer quantum dot-deeltjes normaal prolifereerden, en dat de nanodeeltjes bij deling gelijkmatig over elke dochtercel werden verdeeld. In tegenstelling tot organische fluorescerende kleurstoffen, dit verzwakte het fluorescentiesignaal niet, zelfs niet na 30 uur proliferatie. "Dit was het eerste rapport dat de langdurige retentie van nanodeeltjes in cellen aantoonde. De bereiding van bioactieve nanodeeltjes met MPC-polymeren kan worden gebruikt om in-cel nanodevices te fabriceren waarvan de interactie met cellen volledig kan worden gecontroleerd, " merkt Ishihara op.