Onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen en Tsinghua University (THU) rapporteren een ingeklemde bovenbouw voor grafeenoxide (GO) dat door celmembranen wordt getransporteerd. De vondst, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , opent een membraanspecifieke medicijnafgiftemodus, die de cytotoxiciteitseffecten aanzienlijk zouden kunnen verbeteren ten opzichte van traditionele medicijndragers.

Het transport van nanodeeltjes op bio-nano-interfaces is essentieel voor cellulaire reacties en biomedische toepassingen. Hoe tweedimensionale nanomaterialen interageren of diffunderen in het celmembraan is onbekend, waardoor hun toepassingen op biomedisch gebied worden belemmerd.

"Het ingeklemde grafeenmembraan is een lang gesimuleerde bovenbouw, maar een onbewezen probleem in vitro. We zijn verheugd om substantieel experimenteel bewijs te leveren en een weg te openen voor nieuwe membraanspecifieke medicijnafgifte, " zei Wei Wei, een professor van het State Key Laboratory of Biochemical Engineering van IPE.

Het vormingsproces van ingeklemd GO werd gevisualiseerd in een volledig gehydrateerde/native staat, en de significante invloed op celruwheid, celvloeibaarheid en membraanstijfheid werden ook onthuld.

Verder, de ingeklemde GO veroorzaakte een grotere medicijninvoer en een snellere diffusietijd in de membraanlipidelaag, waardoor het beter presteert dan een typische liposoomdrager wat betreft werkzaamheid tegen kanker. Deze functie is ook uitermate gunstig bij het toedienen van vaccinadjuvantia (bijv. membraanreceptorliganden) voor een verbeterd immuuneffect, volgens Wei.

Alle celinteracties, diffusiedynamiek en de verbeterde efficiëntie van membraanspecifieke medicijnafgifte van ingeklemde GO werden gesimuleerd door Prof. Yan Litang van THU.

"Het is een heel mooie studie van grafeenmembraan-superstructuren. Het onthult verschillende transportregimes, de aanwezigheid van poriën en een aantal andere potentieel interessante kenmerken met betrekking tot deze systemen, " zeiden peer reviewers van wetenschappelijke vooruitgang . "Bovendien, ze demonstreren de toepasbaarheid van GO's voor medicijnafgifte. Algemeen, het papier is zeer actueel en vertelt een goed verhaal."

De op GO gebaseerde sandwich-superstructuur biedt enorme ontwerpmogelijkheden die een aanzienlijk aantal toepassingen voor deze opkomende nanomaterialen in de geavanceerde gebieden van de biologische en medische wetenschap mogelijk maken.