Een nieuwe techniek in de chemie zou de weg kunnen banen voor het produceren van uniforme nanodeeltjes voor gebruik in medicijnafgiftesystemen.

Wetenschappers onderzoeken al tientallen jaren hoe nanodeeltjes in de geneeskunde beter kunnen worden gebruikt. Aanzienlijk kleiner dan een gemiddelde cel, nanodeeltjes lijken qua grootte meer op eiwitten. Dit maakt ze goed in interactie met biomoleculen en het transporteren van medicijnmoleculen die aan hun oppervlak zijn bevestigd door celmembranen.

Daten, echter, slechts een handvol op nanodeeltjes gebaseerde medicijnen is erin geslaagd de kliniek te bereiken. Dit komt door de uitdagingen bij het beheersen van de grootte en vorm van nanodeeltjes - en om volledig te begrijpen hoe deze variabelen van invloed zijn op de manier waarop de deeltjes zich in het lichaam gedragen.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , onderzoekers van de Universiteit van Birmingham en de Universiteit van Bath hebben een techniek gedemonstreerd waarmee chemici de grootte en vorm van nanodeeltjes beter kunnen controleren.

Dr. Tom Wilks, aan de School of Chemistry van de Universiteit van Birmingham, is een van de hoofdauteurs van het onderzoek. Hij legt uit:"Als je de vorm van een nanodeeltje verandert van, bijvoorbeeld, een bolvormige tot een cilindrische vorm, anderen hebben aangetoond dat dit een dramatisch effect kan hebben op de interactie met cellen in het lichaam, en hoe het door het lichaam wordt verdeeld. Door de grootte en vorm te kunnen controleren, we kunnen beginnen met het ontwerpen en testen van nanodeeltjes die precies passen bij een beoogde functie."

Momenteel, om verschillend gevormde nanodeeltjes voor medicijnafgifte te produceren, moeten wetenschappers voor elk een op maat gemaakte chemische synthese ontwikkelen, wat een arbeidsintensief kan zijn, tijdrovend en kostbaar proces.

De door de Birmingham-onderzoekers ontwikkelde techniek biedt een bedrieglijk eenvoudige manier om dit proces te stroomlijnen. Het team begon met een basis nanodeeltje, gemaakt van een polymeer, en een tweede polymeer in oplossing toegevoegd. De polymeren zijn zo ontworpen dat ze aan elkaar willen hechten, dus het tweede polymeer wordt in de kern van het nanodeeltje gedreven, dwingen om uit te breiden. De exacte grootte en vorm van het nanodeeltje wordt dan eenvoudig bepaald door hoeveel van het tweede polymeer wordt toegevoegd.

"De precieze manier waarop deze polymeren zijn ontworpen en de controle die we hebben over hoeveel van het tweede polymeer wordt toegevoegd, betekent dat we de vorm van het nanodeeltje nauwkeurig kunnen voorspellen, en hebben een hoge mate van controle over de grootte, " legt dr. Wilks uit.

Het team gelooft dat het proces ook kan worden gereproduceerd met andere polymeren, wat betekent dat het proces kan worden aangepast voor een willekeurig aantal toepassingen waarbij nanodeeltjes betrokken zijn, van fotonica tot brandstofcellen.

"Dit is een belangrijke eerste stap om nanodeeltjes effectief te kunnen gebruiken voor een hele reeks toepassingen, maar er zijn nog veel vragen te beantwoorden, " zegt Dr. Wilks. "Bijvoorbeeld, op het gebied van medicijnafgifte, we moeten veel meer weten over wat er zou gebeuren als medicijnmoleculen in onze nanodeeltjes worden geïntroduceerd, en hoe de afmetingen en vormen van de nanodeeltjes kunnen worden geoptimaliseerd voor verschillende toepassingen."