In einer neuen Studie haben Forscher der University of Missouri einen Machbarkeitsnachweis für eine Nanokapsel – einen mikroskopisch kleinen Behälter – erstellt, der in der Lage ist, eine bestimmte „Nutzlast“ an einen Zielort zu befördern.
Die Studie mit dem Titel „Nanokapseln mit beispiellosem Innenvolumen, umgeben von Kalziumionen,“ ist veröffentlicht in Chemische Wissenschaft.
Obwohl die Entdeckung den Rahmen dieser Studie sprengt, könnte sie eines Tages Auswirkungen darauf haben, wie Medikamente, Nährstoffe und andere Arten chemischer Verbindungen in Menschen oder Pflanzen transportiert werden. „Die Kraft der zukunftsweisenden Idee für diesen winzigen Abgabemechanismus beruht auf seiner erfinderischen Struktur“, sagte Gary Baker, außerordentlicher Professor am Fachbereich Chemie und Mitautor der Studie.
„Wir sind in der Lage, Nanokapseln im Handumdrehen einheitlich herzustellen, indem wir sie mithilfe von Calciummetallionen als Bausteine oder Verbindungsblöcke zusammenfügen“, sagte Baker. „Auf diese Weise können wir mehrere identische Reservoire erzeugen, die verschiedene Arten von Substanzen oder Nutzlasten transportieren können. Darüber hinaus haben wir Beweise dafür, dass die darin enthaltenen Substanzen durch die Barriere dieser Nanokapseln in eine externe Lösung gelangen können.“
Baker vergleicht den Zusammenbau des konzeptionellen Geräts damit, wie Geckos Wände hochklettern.
„Geckos haben winzige Strukturen auf den Fußballen, die noch kleinere Unterstrukturen enthalten, und diese Unterstrukturen reichen bis fast auf Nanoebene“, sagte Baker.
„Die Kombination unzähliger Unterstrukturen, die mit einer Oberfläche interagieren, bietet dem Gecko einen festen Stand. In ähnlicher Weise werden diese Nanokapseln durch eine Vielzahl schwacher chemischer Wechselwirkungen zusammengehalten, aber wenn sie zusammengezählt werden, stellen sie eine treibende Kraft für den Zusammenbau des Endprodukts dar.“ Struktur.“
Die Studie stellt einen wichtigen Fortschritt für das Gebiet der supramolekularen Chemie dar, sagte Jerry Atwood, emeritierter Curators‘ Distinguished Professor für Chemie und international anerkannter Führer auf diesem Gebiet.
„Obwohl wir fluoreszierende Moleküle verwendeten, sind sie in Größe und Funktionalität mit Molekülen vergleichbar, die jemand möglicherweise verwenden möchte, um eine Substanz an eine bestimmte Stelle zu transportieren“, sagte Atwood. „Daher unterstreicht dieser Erfolg sein Potenzial für zukünftige Anwendungen in Wissenschaft und Medizin.“
Kanishka Sikligar, Postdoktorandin an der MU, machte die Entdeckung. Sikligar, der an die MU kam, um bei Atwood zu studieren, war von der Entdeckung des Teams überrascht.
„Die Größe dieser Nanokapseln geht weit über die Grenzen dessen hinaus, was andere Forscher auf diesem Gebiet bisher erreicht haben“, sagte Sikligar. „Ich bin gespannt, wie diese Entdeckung dazu beitragen wird, das Wissen und Verständnis auf diesem Gebiet zu erweitern.“
Mehr Informationen:
Kanishka Sikligar et al., Nanokapseln mit beispiellosem Innenvolumen, umgeben von Kalziumionen, Chemische Wissenschaft (2023). DOI: 10.1039/D3SC01629C