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Forscher erstellen Janus Dendrimer Baugruppen für Drug Delivery

Published on May 21, 2010 at 2:00 AM

Eine internationale Zusammenarbeit von Chemikern und Ingenieuren der University of Pennsylvania führte verfügt über eine Bibliothek von synthetischen Biomaterialien, die Zellmembranen und die zeigen, versprechen in die gezielte Verabreichung von Krebsmedikamenten, Gentherapie, Proteine, Bildgebung und Diagnostika und Kosmetika imitieren sicher, um den Körper vorbereitet auf dem aufstrebenden Gebiet der Nanomedizin genannt.

Diese sind Kryo-TEM-und 3-D Intensitätsprofile (A und D) polygonal dendrimersomes. (B und E) Bikontinuierliche kubische Partikel mit geringer Konzentration von sphärischen dendrimersomes koexistieren. (C und F) sind Micellen. (G und J) sind röhrenförmige dendrimersomes. (H und K) Stäbchenförmige, Band-und spiralförmige Micellen. (I und L) Disk-Mizellen und Ringkerne.

Die Studie erscheint in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Science.

Die Forschung liefert die erste Beschreibung der Herstellung, Struktur, Selbstorganisation und mechanischen Eigenschaften von Vesikeln und anderen ausgewählten komplexen Nano-Baugruppen von Janus Dendrimere hergestellt.

Die sogenannte dendrimersomes sind stabil, Vesikel, die sich spontan bilden von der exakten chemischen Zusammensetzung des Janus-Dendrimere. Das Team berichtet eine Vielzahl von Doppelschicht Kapsel Populationen, eine einheitliche Größe, stabil in der Zeit in einer Vielzahl von Medien und Temperaturen, die abstimmbare durch Temperatur und Chemie mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, regelmäßige Liposomen und undurchlässig für verkapselten Verbindungen sind. Sie sind in der Lage Einbeziehung porenbildenden Proteine, können mit Struktur-dirigierenden Phospholipide und Block-Copolymere montieren und bieten einen molekularen Peripherie geeignet für chemische Funktionalisierung, ohne dass deren Selbstorganisation.

Co-Autoren Virgil Percec von Penns Department of Chemistry and Daniel A. Hammer von Penns Department of Bioengineering, von Frank Bates und Timothy Lodge von der University of Minnesota, Michael Klein von der Temple University und Kari Rissanen der Universität Jyväskylä in Finnland beigetreten sind, haben chemisch hydrophilen und hydrophoben Dendronen amphiphile Janus Dendrimere mit einer reichen Palette von Morphologien einschließlich Cubosomen, Disketten, röhrenförmigen Vesikel und Wendeln und bestätigte den versammelten Strukturen mit Hilfe von Kryo-Transmissions-Elektronen-Mikroskopie und Fluoreszenz-Mikroskopie erstellen gekoppelt.

"Dendrimersomes heiraten die Stabilität und mechanische Festigkeit erhältlich bei Polymersomen, Vesikel aus Blockcopolymeren, mit der biologischen Funktion von stabilisierten Phospholipid-Liposomen", sagte Percec, die P. Roy Vagelos Vorsitzender und Professor für Chemie an der Penn, "aber mit überlegener Einheitlichkeit der Größe, leichte Bildung und chemische Funktionalisierung. "

"Diese Materialien zeigen besondere Verheißung, weil ihre Membranen der Dicke der natürlichen Doppelschicht-Membranen sind, aber sie haben bessere und abstimmbare Materialeigenschaften", sagte Hammer, der Alfred G. und Meta A. Ennis Professor für Bioengineering an der Penn. "Wegen ihrer Membrandicke, wird es einfacher sein, biologische Komponenten in die Vesikel-Membranen, wie Rezeptoren und Kanäle zu integrieren."

"Keine andere einzelne Klasse von Molekülen, einschließlich Blockcopolymere und Lipide bekannt ist, in Wasser in einer solchen Vielfalt von supramolekularen Strukturen zusammenzubauen", sagt Bates, der Regents Professor und Leiter des Chemical Engineering and Materials Science Department an der University of Minnesota.

Selbstorganisierte Nanostrukturen, die aus natürlichen und synthetischen Amphiphile erhalten, zunehmend als Mimetika von biologischen Membranen dienen und ermöglichen die gezielte Verabreichung von Medikamenten, Nukleinsäuren, Proteine, Gentherapie und Kontrastmittel für die diagnostische Medizin. Die Herausforderung für die Forscher ist die Schaffung dieser genauen molekularen Anordnungen, die als sicherer biologischer Träger-Funktion während der Durchführung Nutzlast innerhalb kombinieren.

Janus Dendrimer Baugruppen bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen konkurrierenden Technologien für die Nano-Partikel-Lieferung. Liposomen sind imitiert von Zellmembranen aus natürlichen Phospholipiden oder aus synthetischen Amphiphilen, einschließlich Polymersomen montiert. Aber werden Liposomen nicht stabil, auch bei Raumtemperatur und variieren stark in Größe, langwieriges Stabilisierung und Fraktionierung für alle praktischen Anwendungen. Polymersomen, auf der anderen Seite sind stabil, aber polydisperse, und die meisten von ihnen sind nicht biokompatibel, erfordert wissenschaftliche Eingriffe, um die besten Eigenschaften beider für die Nanomedizin zu kombinieren. Dendrimersomes bieten Stabilität, Monodispersität, Haltbarkeit und Vielseitigkeit, und sie erheblich voranbringen die Wissenschaft von selbstorganisierten Nanostrukturen für biologische und medizinische Anwendungen.

Quelle: http://www.upenn.edu/

Last Update: 4. October 2011 20:23

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