Nowatorskie i tanie systemy dostarczania leków
Finansowany przez UE projekt szkoleniowy "Dynamic libraries for the synthesis of new multifunctional silica striped nanoparticles" (TRANSFORMERSURFACES) miał za zadanie znacząco zwiększyć możliwości funkcjonalizacji i eliminowania toksyczności nanocząstek. Naukowcy postanowili opracować nowe powierzchnie nanocząstek krzemionki. Składają się one z odpowiednio ułożonych monowarstw molekularnych (głównie pasków), które mogą być odwracalnie funkcjonalizowane poprzez dołączenie ligandów. Badacze zastosowali potężne narzędzia, umożliwiające odkrycia naukowe: dynamiczną chemię kombinatoryczną i budowane tą metodą biblioteki. Pochodzące z biblioteki związki można zmieszać w próbówce, gdzie w sposób ciągły wymieniają między sobą elementy składowe tworząc niespodziewane kombinacje. Wcześniej partnerzy stworzyli paskowane nanocząstki złota, które mogą przenikać przez błony komórkowe bez tworzenia tymczasowych porów, powodujących wyciek zawartości komórki i cytotoksyczność. Zastosowanie krzemionki zamiast złota znacząco zmniejszy koszty. Co więcej, krzemionka jest przezroczysta i sama w sobie nie ma właściwości fotochemicznych, więc w połączeniu z molekułami fluorescencyjnymi nie powoduje interferencji jako źródło sygnału. Krzemionka jest też bierna chemicznie i w związku z tym wysoce biozgodna. Duża część projektu była poświęcona na stworzenie dynamicznych bibliotek i badanie odwracalności wiązań. Zespół wybrał wiązania iminowe, przy czym iminy zawierają wiązanie podwójne węgiel-azot. W przypadku krzemionki nie mają zastosowania techniki, które stosuje się do określenia morfologii samoorganizujących się monowarstw nanocząstek złota. Nie można na przykład zastosować skaningowej mikroskopii tunelowej, gdyż krzemionka nie wykazuje przewodnictwa. Zespół użył za to mikroskopii sił atomowych, osiągając bardzo dobre wyniki. Naukowcy mieli możliwość korzystania przez pięć dni ze źródła neutronów Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II), aby przeprowadzić eksperymenty w celu scharakteryzowania określonych materiałów. Badacze korzystali też z NMR do badania ligandów na powierzchni funkcjonalizowanych nanocząstek krzemionki. W celu oceny odwracalności wiązania zespół dokonał hydrolizy wiązania podwójnego (iminowego) i kontrolował obecność molekuł na powierzchni. Projekt TRANSFORMERSURFACES miał za zadanie wyjaśnić mechanizmy i warunki osadzania molekuł na powierzchniach nanocząstek krzemionki z uwzględnieniem eksperymentów biologicznych. Uzyskane wyniki stanowią podstawę do dalszych badań i ukazują potencjał przyszłych, nowatorskich systemów dostarczania leków, które będą tańsze i niemal nietoksyczne dla komórek.
Słowa kluczowe
Nanocząstka, dostarczanie leku, krzemionka, paskowane nanocząstki, dynamiczna chemia kombinatoryczna
