Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Making of“ von biorelevanten Nanomaterialien

11.01.2018

Polymerisation und elektrostatische Selbstorganisation als kombinierte Strategie, um niederdimensionale Polyion-Komplex-Nanomaterialien verschiedener Morphologien herzustellen

Die Wechselwirkungen von geladenen biologischen Makromolekülen wie Nucleinsäuren, Proteinen und Polysaccharid-Protein-Konjugaten lassen sich durch künstliche Polyelektrolyte nachahmen. Solche synthetischen polyionischen Komplexe könnten Wirkstoffe, Proteine oder Nucleinsäuren stabilisieren und als Trägermaterial zu ihrem Ziel bringen.


Bibliotheken biologisch relevanter Nanostrukturen rücken in greifbare Nähe

(c) Wiley-VCH

Chinesische Wissenschaftler beschreiben nun in der Zeitschrift Angewandte Chemie eine vielseitig einsetzbare, kommerziell anwendbare Strategie zur Herstellung von Polyion-Komplexaggregaten mit variierbarer Gestalt. Damit ließen sich Bibliotheken solcher niederdimensionalen, biologisch relevanten Nanostrukturen herstellen.

DNA, Proteine und die viele Polysaccharid-Konjugate sind natürliche, geladene Makromoleküle. Ihre komplexen Strukturen und besonderen Funktionen sind Voraussetzung für das zelluläre Leben. Synthetische polyionische Aggregate können die Eigenschaften von biologischen Makromoleküle nachahmen. Daher wären sie eine ideale Plattform für die Interaktion mit biologischen Strukturen.

Mit ihrer variablen Form und einem speziell zugeschnittenen Ladungszustand könnten sie als aktive Trägermaterialien für Nucleinsäuren in der Gentherapie oder für den zielgerichteten Wirkstofftransport dienen. Allerdings ist die Entwicklung von solchen maßgeschneiderten synthetischen Polyion-Komplexen (PICs) nicht trivial, denn Tausende von thermodynamischen und kinetischen Faktoren beeinflussen ihre Endmorphologie und den tatsächlich eingenommenen Ladungszustand.

Häufig sind Form, Reaktivität und Stabilität nicht reproduzierbar zu erreichen. Yuanli Cai und seine Kollegen an der Soochow-Universität in Suzhou (China) arbeiten daher intensiv an rational entwickelten Synthesen. Mit der Methode der „Polymerisations-induzierten elektrostatischen Selbstorganisation“ oder PIESA stellen sie nun eine kostengünstige skalierbare Synthese für niederdimensionale PICs mit variabler Morphologie vor, das für biomedizinische Zwecke verwendet werden könnte.

Für ihr Protokoll erweiterten die Autoren die Methode der „Polymerisations-induzierten Selbstorganisation“ (PISA), einer Synthesestrategie für Blockkopolymere in wässrigem Medium, indem sie ein positiv geladene Monomer in der Gegenwart eines synthetischen Polyions von entgegengesetzter Ladung und eines weiteren Makromoleküls als ungeladenen Copolymerblocks unter Einstrahlung von sichtbarem Licht polymerisierten. Das endgültige Nanomaterial bestand aus einem durch die elektrische Anziehungskraft definierten Aggregat des geladenen Polymers und der Kopolymerere. Es hatte bemerkenswerte Eigenschaften.

Je nach Festkörperkonzentration beobachteten die Autoren strukturelle Übergänge der synthetisierten PICs von der Vesikelform über kompartimentierte Vesikel bis hin zu flexiblen ultradünnen Filmen von 10 Nanometern Dicke. Je nach Lösungsmittel entstanden entweder porenreiche Filme oder sehr lange Nanodrähte, die die Probe gelieren ließen.

Nach Aussage der Autoren ergibt das PIESA-Verfahren eine „hohe Reproduzierbarkeit in einem kommerziell machbaren Maßstab unter ökologisch und ökonomisch ansprechenden Bedingungen bei 25 °C“. Anders gesagt könnten komplexe Nanomaterialien mit maßgeschneiderter Morphologie und einstellbarem Ladungszustand reproduzierbar hergestellt werden.

Anwendungen in der Biomedizin als Trägermaterial für DNA und andere geladene biologische Moleküle, um diese bis zum Ort ihrer Verwendung zu transportieren, kommen in Frage. Ebenso könnte eine Bibliothek von niederdimensionalen Nanomaterialien mit maßgeschneiderter Morphologie aufgebaut werden.

Angewandte Chemie: Presseinfo 52/2017

Autor: Yuanli Cai, Soochow University (China), mailto:ylcai@suda.edu.cn

Link zum Originalbeitrag: https://doi.org/10.1002/ange.201710811

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Karin J. Schmitz | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Chemiker der Universität Münster entwickeln Synthesemethode zur Herstellung fluorierter Piperidine
22.01.2019 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Neu entdecktes Blutgefäßsystem in Knochen
22.01.2019 | Universität Duisburg-Essen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Energizing the immune system to eat cancer

Abramson Cancer Center study identifies method of priming macrophages to boost anti-tumor response

Immune cells called macrophages are supposed to serve and protect, but cancer has found ways to put them to sleep. Now researchers at the Abramson Cancer...

Im Focus: Klassisches Doppelspalt-Experiment in neuem Licht

Internationale Forschergruppe entwickelt neue Röntgenspektroskopie-Methode basierend auf dem klassischen Doppelspalt-Experiment, um neue Erkenntnisse über die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern zu gewinnen.

Einem internationalen Forscherteam unter Führung von Physikern des Sonderforschungsbereichs 1238 der Universität zu Köln ist es gelungen, eine neue Variante...

Im Focus: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Führende Röntgen- und Nanoforscher treffen sich in Hamburg

22.01.2019 | Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Brandschutz aus Altpapier

22.01.2019 | Materialwissenschaften

Verlauf von Alzheimer zeichnet sich schon frühzeitig im Blut ab

22.01.2019 | Medizin Gesundheit

Neu entdecktes Blutgefäßsystem in Knochen

22.01.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics