«Очень мало в природе имеет идеально сферическую форму», – говорит старший автор исследования профессор Полл Тордарсон из Химической школы Университета Южного Уэльса.
«Большинство биологических структур, таких как клетки, бактерии и вирусы, бывают самых разных форм, включая трубки, стержни и сплющенные сферы или эллипсоиды. Но ученым оказалось очень сложно синтезировать частицы не идеально круглой формы.
«Наш прорыв означает, что мы можем предсказуемо создавать умные полимеры, которые меняют свою форму в зависимости от различных условий вокруг них, образуя крошечные эллипсоидальные или трубчатые структуры, которые могут инкапсулировать лекарства.
«У нас есть предварительные доказательства того, что эти пластиковые наночастицы более естественной формы легче проникают в опухолевые клетки, чем сферические», – говорит он.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Проект UNSW является совместным сотрудничеством профессора Тордарсона и профессора Scientia Мартины Стензель, которые являются соруководителями исследования, первого автора исследования, кандидата наук UNSW Чина Кена Вонга.
В команде также есть Александр Мейсон.
Ученые работали с полимерными молекулами, которые содержат водорастворимую часть и нерастворимую в воде часть и которые самоорганизуются в круглые полые структуры, известные как полимерсомы, в растворе.
Полимерсомы становятся новыми мощными инструментами для доставки лекарств в нужную часть тела благодаря их высокой стабильности, химической универсальности и легкости, с которой молекулы на их поверхности могут быть изменены.
Однако их полному потенциалу препятствовала сложность контроля их формы.
Новый химический дизайн команды UNSW состоит в том, чтобы добавить нерастворимую в воде группу полимера перилена к мембране полимерсомы. Затем форму и размер полимерсомы можно регулировать, изменяя количество воды в растворителе.
«Это простое, но элегантное решение, которое, как мы считаем, имеет большой потенциал для создания широкого спектра сложных полимерных структур, вдохновленных природой», – говорит профессор Стенцель.
Команда использовала криогенную просвечивающую электронную микроскопию – метод, за который была присуждена Нобелевская премия по химии 2017 года, – чтобы определить, как молекулы полимера упаковываются вместе в растворе.