De interacties van biologische macromoleculen zoals nucleïnezuren, eiwitten, en polysaccharide-eiwitconjugaten kunnen worden nagebootst door kunstmatige polyelektrolyten. Dergelijke synthetische polyionische complexen zullen naar verwachting dienen als nieuwe platforms om medicijnen te stabiliseren en af ​​te leveren, eiwitten, of nucleïnezuren. In het journaal Angewandte Chemie , Chinese onderzoekers hebben een veelzijdige, commercieel toepasbare voorbereidingsstrategie van dergelijke nanomaterialen met instelbare morfologie. De voorbereiding van bibliotheken van deze laag-dimensionale biorelevante nanostructuren kan worden overwogen.

DNA, RNA, eiwitten, en veel polysacharide-eiwitconjugaten zijn geladen biologische macromoleculen. Ze hebben complexe structuren met unieke functies, cellulair leven mogelijk maken. Niet verrassend, synthetische polyionische assemblages die de eigenschappen van de biologische macromoleculen nabootsen, zullen naar verwachting dienen als ideale platforms voor interactie met biologie. Met hun controleerbare vorm en ladingstoestand, dergelijke polyioncomplexen of PIC's zouden kunnen dienen als actieve dragers voor nucleïnezuren bij gentherapie en voor de gerichte afgifte van geneesmiddelen. Echter, het rationele ontwerp van de PIC's is nog steeds een uitdaging omdat structuur, uiteindelijke morfologie, en ladingstoestand zijn afhankelijk van duizenden thermodynamische en kinetische parameters. Vaak, vorm, reactiviteit en stabiliteit zijn niet reproduceerbaar. Aan de Soochow-universiteit, Suzhou, China, onderzoeker Yuanli Cai en zijn collega's bevorderen daarom gerationaliseerde voorbereidingsschema's. Met de methode genaamd "polymerisatie-geïnduceerde elektrostatische zelfassemblage" of PIESA, ze hebben nu een schaalbaar en kosteneffectief voorbereidingsprotocol voorgesteld voor laagdimensionale PIC's met instelbare morfologieën voor biomedisch gebruik.

Het protocol is gebaseerd op de polymerisatie-geïnduceerde zelfassemblagemethode (PISA) om blokcopolymeernanodeeltjes rationeel te synthetiseren in waterig medium. De auteurs breidden het protocol uit door een positief geladen monomeer te introduceren, dat vervolgens werd gepolymeriseerd in aanwezigheid van een voorgesynthetiseerd polyion met tegengestelde lading en een ander macromolecuul dat als een ongeladen copolymeerblok diende. Het uiteindelijke nanomateriaal bestond uit gedefinieerde complexen van de geladen polymeren en copolymeren. Het vertoonde opmerkelijke eigenschappen.

Afhankelijk van de concentratie van vaste stoffen, de auteurs observeerden structurele overgangen van de gesynthetiseerde PIC's van blaasjes naar gecompartimenteerde blaasjes naar ultradunne flexibele films met een groot oppervlak. En afhankelijk van het gebruikte oplosmiddel, ofwel poriedichte films of extreem lange nanodraden werden dominant, de laatste leidt tot gelering. De auteurs wezen erop dat hun PIESA-protocol onder polymerisatie met zichtbaar licht "hoge structuurreproduceerbaarheid op commercieel levensvatbare schaal onder milieuvriendelijke waterige omstandigheden bij 25 ° C oplevert." Met andere woorden, complexe nanomaterialen met afstembare morfologie en ladingstoestand kunnen gemakkelijk worden voorbereid. Biomedische toepassingen voor het dragen en afleveren van DNA van andere biologisch geladen polymeren op hun plaats van werking en worden overwogen, evenals een bibliotheek van laagdimensionale nanomaterialen met instelbare morfologie.