Ilustración esquemática de la obra. Crédito:John Wiley &Sons, C ª.
Investigadores de la Universidad de Tohoku en Japón han colaborado con otros para desarrollar una forma sencilla de crear y funcionalizar partículas poliméricas similares a virus que tienen varias nanoestructuras. La colaboración incluye investigadores de la Universidad de Michigan en los EE. UU. Y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) en Alemania.
El control geométrico de las enzimas, anticuerpos y otras proteínas sobre partículas de polímero es esencial para realizar reacciones en cascada observadas en un cuerpo vivo; sistemas de inmunoensayo de alta sensibilidad; y sistemas de administración de fármacos altamente eficientes. Dado que las reacciones enzimáticas ocurren paso a paso a lo largo de enzimas alineadas, las formaciones de tales matrices de enzimas son cruciales para realizar las partículas.
En sistemas de inmunoensayo y sistemas de administración de fármacos que utilizan partículas de polímero, la densidad y alineación de los anticuerpos en las partículas son factores muy importantes para lograr sensibilidades elevadas. Un virus es una partícula ideal dadas sus nanoestructuras y grupos funcionales controlados geométricamente. Sin embargo, El control estructural y la modificación química selectiva de partículas de polímero sintético han sido hasta ahora inaccesibles debido a sus complicadas rutas sintéticas.
Los copolímeros dibloque forman estructuras separadas por fases a nanoescala, y las composiciones macromoleculares pueden controlar estructuras y periodicidades. En el presente estudio, Guillaume Delaittre y sus colaboradores en KIT han logrado sintetizar copolímeros dibloque hidrófobos que tienen bloques funcionalizados. Divya Varadharajan de KIT e Hiroshi Yabu de la Universidad de Tohoku han convertido esos copolímeros dibloque en partículas nanoestructuradas mediante el uso de un método de nanoprecipitación que desarrollaron.
(A) Representación esquemática del bloque funcionalizado de las nanopartículas rayadas con cisteína. (B) Imagen STEM de campo oscuro de nanopartículas:las partes brillantes (PI-1-3) representan el segmento de poliisopreno (PI); las regiones oscuras representan el segmento de poliestireno (PS). (C) y (D) Análisis elemental de la región PI no funcionalizada y la región PS funcionalizada, respectivamente. (E) Mapa de píxeles de valor gris obtenido al integrar el área en la región marcada en (B) que muestra los segmentos PS PS-1–2 y los segmentos PI PI-1–3 que muestran pilas alternas de S (rojo) y Os (verde) que representan segmentos PS y PI respectivamente. Todas las barras de escala representan 50 nm. Crédito:John Wiley &Sons, C ª.
Cambiar las condiciones de preparación, tamaños y morfologías de partículas condujeron a núcleo-capa, laminillas apiladas, y se encuentran otras morfologías. La estructura de laminillas apiladas, en el que ambas fases poliméricas están expuestas a las superficies de las partículas, fue elegido para la modificación química selectiva.
Para visualizar la modificación química selectiva del sitio de partículas, Los tintes fluorescentes se fijaron en una fase polimérica. Joerg Lahann, de la Universidad de Michigan, identificó esta modificación química observando la fluorescencia en forma de anillo de los nanodiscos que se originan al desmontar las laminillas apiladas. Lahann usó microscopía de reducción de emisión estimulada (STED) en su trabajo, que es uno de los métodos de microscopía de súper resolución.
