Wetenschappers van UNSW Sydney hebben een manier ontwikkeld om de vorm van polymeermoleculen te controleren, zodat ze zichzelf assembleren tot niet-sferische nanodeeltjes - een vooruitgang die de afgifte van giftige medicijnen aan tumoren zou kunnen verbeteren.

"Heel weinig in de natuur is perfect bolvormig, ", zegt hoofdauteur professor Pall Thordarson van de UNSW School of Chemistry.

"De meeste biologische structuren zoals cellen, bacteriën en virussen zijn er in verschillende vormen, waaronder buizen, staven, en verpletterde bollen, of ellipsoïden. Maar het is voor wetenschappers erg moeilijk gebleken om deeltjes te synthetiseren die niet perfect rond zijn.

"Onze doorbraak betekent dat we voorspelbaar slimme polymeren kunnen maken die hun vorm veranderen volgens de verschillende omstandigheden om hen heen om kleine ellipsvormige of buisvormige structuren te vormen die medicijnen kunnen inkapselen.

"We hebben voorlopig bewijs dat deze meer natuurlijk gevormde plastic nanodeeltjes gemakkelijker tumorcellen binnendringen dan bolvormige, " hij zegt.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Het UNSW-project is een samenwerking tussen professor Thordarson en Scientia professor Martina Stenzel, die co-promotoren zijn van studie eerste auteur UNSW-promovendus Chin Ken Wong. Het team omvat ook Alexander Mason.

De wetenschappers werkten met polymeermoleculen die een in water oplosbaar deel en een niet in water oplosbaar deel bevatten, en die zichzelf tot ronde vormen, holle structuren, bekend als polymersomen, in oplossing.

Polymersomen komen naar voren als krachtige nieuwe hulpmiddelen om medicijnen naar het gewenste deel van het lichaam te brengen, door hun hoge stabiliteit, chemische veelzijdigheid en het gemak waarmee moleculen op hun oppervlak kunnen worden gewijzigd.

Hun volledige potentieel, echter, werd gehinderd door de moeilijkheid om hun vorm te controleren.

Het nieuwe chemische ontwerp van het UNSW-team is om een ​​niet in water oplosbare peryleenpolymeergroep toe te voegen aan het membraan van het polymeersoom. De vorm en grootte van het polymeersoom kan dan worden aangepast door de hoeveelheid water in het oplosmiddel te veranderen.

"Het is een eenvoudige maar elegante oplossing die naar onze mening een groot potentieel heeft voor het maken van een breed scala aan complexe polymeerstructuren geïnspireerd door de natuur, ’ zegt professor Stenzel.

Het team gebruikte cryogene transmissie-elektronenmicroscopie - de techniek waarvoor de Nobelprijs voor Scheikunde 2017 werd toegekend - om te bepalen hoe de polymeermoleculen in oplossing werden samengepakt.