Los investigadores de la Universidad Northwestern están lanzando una red para las nanopartículas.
El equipo ha descubierto un método nuevo y rápido para fabricar nanopartículas a partir de un polímero simple y autoensamblante. El método novedoso presenta nuevas posibilidades para diversas aplicaciones, incluida la purificación de agua, el diagnóstico y la generación rápida de formulaciones de vacunas, que normalmente requieren muchos tipos diferentes.de moléculas para ser capturadas o entregadas al mismo tiempo.
Utilizando una red de polímero que se colapsa en hidrogeles a nanoescala o nanogeles, el método captura de manera eficiente más del 95% de proteínas, ADN o fármacos de moléculas pequeñas, solos o en combinaciones. En comparación, la eficiencia de carga suele estar entre el 5% y el 20% para otros sistemas de suministro de nanopartículas.
"Usamos un polímero que forma una amplia red a través de una solución acuosa", dijo Evan A. Scott de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Luego inducimos a la red a colapsar. Recoge cualquier cosa dentro de la solución, atrapando la terapéutica dentro devehículos de distribución de nanogel con muy alta eficiencia. "
"Funciona como una red de pesca, que primero se extiende debido a la repulsión electrostática y luego se encoge al hidratarse para atrapar 'peces'", agregó Fanfan Du, un becario postdoctoral en el laboratorio de Scott.
El artículo se publicó la semana pasada 29 de septiembre en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Scott es el Profesor Kay Davis de Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. Los profesores de Northwestern Monica Olvera de la Cruz y Vinayak Dravid fueron coautores del artículo.
Las moléculas que se encuentran en la naturaleza, como el ADN y los péptidos, pueden autoensamblarse rápidamente y organizarse en diversas estructuras. Sin embargo, la imitación de este proceso con sistemas de polímeros hechos por humanos sigue siendo limitada. Procesos desarrollados anteriormente para sistemas de administración de fármacos de autoensamblajeson lentos, laboriosos y difíciles de escalar. Los procesos también tienden a ser lamentablemente ineficaces y culminan en que una pequeña fracción del fármaco llega realmente al interior del sistema de administración.
"La aplicación clínica de nanopartículas autoensambladas se ha visto limitada por las dificultades con la escalabilidad y la carga de terapias grandes o múltiples, especialmente proteínas", dijo Scott. "Presentamos un mecanismo altamente escalable que puede cargar de manera estable casi cualquier molécula terapéutica con alta eficiencia. "
El equipo de Scott tuvo éxito al utilizar un homopolímero de polipropilensulfona PPSU, que es muy soluble en una solución de dimetilsulfóxido DMSO, pero forma agregados electrostáticos e hidrófilos en el agua. Los agregados son anfifílicos, lo que hace que se ensamblen en redes y, finalmente,colapso en geles.
"Agregar más agua induce el colapso de la red, lo que lleva a la formación de nanogeles", dijo Du. "La forma en que se agrega el agua afecta la formación de la cadena de PPSU, lo que cambia el tamaño y la estructura de los nanogeles".
Las simulaciones atomísticas, realizadas por Baofu Qiao en el grupo de Olvera de la Cruz, confirmaron que las nanoestructuras se estabilizaron mediante enlaces débiles de sulfona-sulfona. Utilizando simulaciones de grano grueso realizadas por el becario postdoctoral de Northwestern, Trung Dac Nguyen, los investigadores observaron laestructuras de nanorred. Esto abre una nueva vía para el ensamblaje de materiales blandos mediante enlaces sulfona-sulfona.
Además de las aplicaciones de administración de medicamentos, los investigadores también creen que el método novedoso podría usarse para la purificación del agua. La red podría colapsar para recolectar contaminantes en el agua, dejando agua pura.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Original escrito por Amanda Morris. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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