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Auto-assemblaggio di nanomateriali funzionali

I nanomateriali funzionali ben definiti, i quali sono sensibili ai cambiamenti di un ambiente fisiologico, costituiscono una promessa per molte applicazioni biomediche. Un progetto europeo ha riportato lo sviluppo di nanoparticelle funzionali supramolecolari con auto-assemblaggio controllato.
Auto-assemblaggio di nanomateriali funzionali
Un importante ma spesso trascurato criterio di progettazione per la produzione di nanostrutture supramolecolari (supramolecular nanostructures, SN) è dato dalla combinazione di forze attrattive e repulsive. L’UE ha fornito un sostegno finanziario per il progetto SUPRABIOMAT (Supramolecular biomedical materials), il quale ha unito i principi di auto-assemblaggio e auto-organizzazione per la realizzazione di sistemi supramolecolari complessi.

I ricercatori hanno stabilito un insieme di parametri per la progettazione di particelle colloidali sopramolecolari. La strategia di crescita frustrata ha mirato a bilanciare le interazioni non covalenti positive con le forze repulsive. La caratteristica unica specifica di queste SN è data dal fatto che dopo l’evento targeting desiderato, gli scaffold auto-assemblati potrebbero essere smontati in blocchi di piccole dimensioni. Ciò ridurrebbe il tempo di permanenza dell’agente mirato, un aspetto che aveva fortemente limitato l’applicazione dell’imaging relativo alle nanoparticelle non reversibili, in biomedicina.

Gli scienziati hanno riportato l’auto-assemblaggio di nonafenilalanine dendritiche anfifiliche neutre, nelle SN in acqua. La spettroscopia con dicroismo circolare del meccanismo di polimerizzazione ha rivelato che il processo è non cooperativo, con un’affinità di legame nanomolare dei monomeri notevolmente alta. Entrambe queste proprietà contribuiscono in modo significativo alla stabilità dei nanotubi supramolecolari; tale elevata stabilità viene tipicamente osservata per la polimerizzazione cooperativa 1D.

I risultati riportati sostengono fortemente l’idea che l’auto-assemblaggio del peptide dendritico polianionico a pH neutro venga diretto da un meccanismo di crescita frustrato. Le interazioni supramolecolari attrattive (legami idrogeno, interazioni ed effetti idrofobici) guidano i monomeri da assemblare, al contrario delle interazioni elettrostatiche repulsive che contrastano la polimerizzazione.

I ricercatori hanno creato una piccola libreria di anfifili di peptidi dendritici con carica neutra e un nucleo ramificato a base di nonafenilalanine coniugato a dendroni idrofili, in relazione a domanda sterico variabile. È stato scoperto che quando la dimensione dei dendroni idrofili cresce troppo, limita la crescita 1D, producendo oggetti limitati in termini di dimensioni e forma globosa.

In conclusione, l’auto-assemblaggio acquoso di particelle anisotrope vanta una grande promessa per lo sviluppo di biomateriali supramolecolari funzionali in quanto ad applicazioni biomediche. La nuova prova suggerisce che le forme anisotrope, in termini di progettazione dei trasportatori, sono migliori rispetto ai materiali isotropi convenzionali per l’imaging e la terapia mirata.

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Keywords

SUPRABIOMAT, nonafenilalanine dendritiche, aste di dimensioni nanometriche supramolecolari, crescita frustrata, anisotropico