Wissenschaftler haben einen bedeutenden Schritt in Richtung der Entwicklung maßgeschneiderter chiraler Nanoträger mit kontrollierbaren Freisetzungseigenschaften gemacht. Diese Nanoträger, die von spiralförmigen Molekülen der Natur wie DNA und Proteinen inspiriert sind, bergen ein enormes Potenzial für die gezielte Verabreichung von Medikamenten und andere biomedizinische Anwendungen.
Die von den Professoren Emilio Quiñoá und Félix Freire am Zentrum für Forschung in biologischer Chemie und molekularen Materialien (CiQUS) geleitete Studie verdeutlicht die komplexe Beziehung zwischen der Struktur helikaler Polymere und ihrer Selbstorganisation zu Nanokugeln. Durch sorgfältige Gestaltung der Sekundärkette konnten die Forscher den Säuregehalt der Polymere modulieren, ihre Aggregationsmuster beeinflussen und zur Bildung von Nanokugeln mit unterschiedlicher Dichte führen.
Interessanterweise ließ sich die Größe dieser Nanokugeln durch einfaches Anpassen des Wasser-Lösungsmittel-Verhältnisses während ihrer Herstellung präzise steuern, wodurch der Einsatz von Stabilisatoren überflüssig wurde. Dieser umweltfreundliche Ansatz ebnet den Weg für eine nachhaltige Synthese dieser Partikel.
Die Forscher demonstrierten diese bemerkenswerte Fähigkeit noch weiter. Eine photochemische Reaktion löste den Abbau der Polymere aus und setzte ihre Fracht frei – in diesem Fall winzige metallische und fluoreszierende Partikel. Die Chiralität und Faltung der Helix spielten bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle. Gestreckte Helices zeigten einen langsameren Photoabbau als ihre kompakteren Gegenstücke. Dies eröffnet spannende Möglichkeiten für die allmähliche Freisetzung eingekapselter Substanzen, eine äußerst wünschenswerte Eigenschaft für die kontrollierte Verabreichung von Medikamenten.
Die in der Zeitschrift veröffentlichten Ergebnisse Angewandte Chemiestellen einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der bestimmenden Parameter des Verhaltens helikaler Polymere dar. Durch die Manipulation dieser Parameter können sich die Forscher ein breites Anwendungsspektrum für diese vielseitigen Verbindungen vorstellen, das die Bereiche Biologie und Materialwissenschaften umfasst.
Dieser Durchbruch ebnet den Weg für die Entwicklung von Nanoträgern der nächsten Generation mit verbesserter Kontrolle über ihre Eigenschaften und Funktionen und bietet vielversprechende Ansätze für die gezielte Arzneimittelverabreichung, Bioimaging und das Nanomaterialdesign.
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Manuel Núñez-Martínez et al., Größenkontrolle chiraler Nanokügelchen, gewonnen durch Nanopräzipitation helikaler Poly(phenylacetylene) in Abwesenheit von Tensiden, Angewandte Chemie (2024). DOI: 10.1002/ange.202403313
Zur Verfügung gestellt vom Zentrum für Forschung in biologischer Chemie und molekularen Materialien (CiQUS)