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Selbstassemblierung funktioneller Nanomaterialien

Gut definierte funktionelle Nanomaterialien, die auf Veränderungen in einer physiologischen Umgebung reagieren, bieten großes Potenzial für zahlreiche biomedizinische Anwendungen. Im Zuge eines europäischen Projekts wurde die erfolgreiche Entwicklung supramolekularer funktioneller Nanopartikel mit kontrollierter Selbstassemblierung verkündet.
Selbstassemblierung funktioneller Nanomaterialien
Ein wichtiges, aber dennoch häufig übersehenes Gestaltungskriterium für die Herstellung supramolekularer Nanostrukturen (Supramolecular Nanostructures, SN) ist die Kombination von Anziehungs- und Abstoßungskräften. Das Projekt SUPRABIOMAT (Supramolecular biomedical materials), welches für die Herstellung komplexer supramolekularer Systeme Grundsätze aus dem Bereich der Selbstassemblierung und Selbstorganisation kombiniert, wurde von der EU finanziell unterstützt.

Forscher richteten eine Reihe von Parametern für die Gestaltung supramolekularer kolloidaler Partikel ein. Die Strategie eines frustrierten Wachstums zielte darauf ab, positive, nicht kovalente Wechselwirkungen mit Abstoßungskräften in ein Gleichgewicht zu bringen. Das spezifische, einzigartige Merkmal dieser SNs ist, dass sich die selbstassemblierten Scaffolds im Anschluss an das gewünschte Targeting in kleine Bausteine zerlegen lassen. Dies würde die Verweildauer des anvisierten Stoffs verringern, ein Aspekt, der die Anwendung einer Abbildung nicht reversibler nanopartikulärer Stoffe im Bereich der Biomedizin stark eingeschränkt hat.

Die Wissenschaftler berichteten über die Selbstassemblierung neutraler amphiphiler dendritischer Nonaphenylalanine in SNs in Wasser. Eine Zirkulardichroismus-Spektroskopie des Polymerisationsmechanismus enthüllte, dass es sich um einen nicht kooperativen Prozess handelt, der eine auffällig hohe nanomolare Bindungsaffinität der Monomere aufweist. Diese Eigenschaften tragen jeweils signifikant zur Stabilität supramolekularer Nanostäbchen bei; eine solch hohe Stabilität kann typischerweise bei einer kooperativen 1D-Polymerisation beobachtet werden.

Die bekannt gegebenen Erkenntnisse unterstützen deutlich die Idee, dass die Selbstassemblierung des polyanionischen dendritischen Peptids bei neutralem pH-Niveau über einen Mechanismus des frustrierten Wachstums gesteuert wird. Die anziehenden supramolekularen Wechselwirkungen (Wasserstoffbindung, Interaktionen und hydrophobische Effekte) veranlassen die Monomore zur Assemblierung, während die abstoßenden elektrostatischen Wechselwirkungen, die der Polymerisation widerstehen, ein Gegengewicht bilden.

Die Forscher erstellten eine kleine Bibliothek zu ladungsneutralen dendritischen Peptidamphiphilen mit einem verzweigten nonaphenylalaninbasierten Kern, die zu hydrophilen Dendronen mit variablem sterischem Anspruch konjugiert wurden. Es wurde festgestellt, dass wenn die Größe des hydrophilen Dendrons zu stark ansteigt, das 1D-Wachstum eingeschränkt wird und Objekte erstellt werden, die eine beschränkte Größe sowie eine Kugelform aufweisen.

Zusammengefasst zeigt die aquatische Selbstassemblierung anisotropischer Teilchen ein großes Potenzial für die Entwicklung funktioneller supramolekularer Biomaterialien im biomedizinischen Anwendungsbereich. Die neuen Beweise untermauern, dass anisotropische Formen beim Trägerdesign konventionelle Materialien bezüglich einer zielgerichteten Bildgebung und Therapie übertreffen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

SUPRABIOMAT, dendritische Nonaphenylalanine, supramolekulare Nanostäbchen, frustriertes Wachstum, anisotropisch
Datensatznummer: 190999 / Zuletzt geändert am: 2017-02-07
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