Una colaboración internacional liderada por químicos e ingenieros de la Universidad de Pensilvania ha preparado una biblioteca de biomateriales sintéticos que imitan las membranas celulares y que se muestran prometedores en la administración dirigida de medicamentos contra el cáncer. terapia de genes, proteínas, agentes de diagnóstico por imágenes y cosméticos y cosméticos de forma segura para el cuerpo en el campo emergente llamado nanomedicina.

El estudio aparece en el número actual de la revista. Ciencias .

La investigación proporciona la primera descripción de la preparación, estructura, autoensamblaje y propiedades mecánicas de vesículas y otros nanoconjuntos complejos seleccionados hechos de dendrímeros Janus.

Los llamados dendrímerosomas son estables, vesículas bicapa que se forman espontáneamente a partir de la composición química exacta de los dendrímeros de Janus. El equipo informó una gran cantidad de poblaciones de cápsulas bicapa, uniforme en tamaño, estable en el tiempo en una gran variedad de medios y temperaturas, que son ajustables por temperatura y química con propiedades mecánicas superiores a los liposomas regulares e impermeables a los compuestos encapsulados. Son capaces de incorporar proteínas formadoras de poros, puede ensamblarse con fosfolípidos que dirigen la estructura y copolímeros de bloque y ofrecer una periferia molecular adecuada para la funcionalización química sin afectar su autoensamblaje.

Los coautores Virgil Percec del Departamento de Química de Penn y Daniel A. Hammer del Departamento de Bioingeniería de Penn, acompañado por Frank Bates y Timothy Lodge de la Universidad de Minnesota, Michael Klein de la Universidad de Temple y Kari Rissanen de la Universidad de Jyväskylä, en Finlandia, han acoplado químicamente dendrones hidrófilos e hidrófobos para crear dendrímeros Janus anfifílicos con una rica paleta de morfologías que incluyen cubosomas, discos vesículas tubulares y cintas helicoidales y confirmaron las estructuras ensambladas mediante microscopía electrónica de transmisión criogénica y microscopía de fluorescencia.

"Los dendrímerosomas combinan la estabilidad y la resistencia mecánica que se pueden obtener de los polimerosomas, vesículas hechas de copolímeros de bloque, con la función biológica de los liposomas fosfolípidos estabilizados, "dijo Percec, la Cátedra P. Roy Vagelos y Profesora de Química en Penn, "pero con una uniformidad de tamaño superior, facilidad de formación y funcionalización química ".

"Estos materiales son especialmente prometedores porque sus membranas tienen el grosor de las membranas bicapa naturales, pero tienen propiedades de materiales superiores y ajustables, "dijo Hammer, el Profesor Alfred G. y Meta A. Ennis de Bioingeniería en Penn. "Debido al grosor de la membrana, será más sencillo incorporar componentes biológicos en las membranas de las vesículas, como receptores y canales ".

"No se conoce ninguna otra clase única de moléculas, incluidos los copolímeros de bloque y los lípidos, que se ensamble en el agua en una diversidad de estructuras supramoleculares tal," "dijo Bates, Profesor Regents y Jefe del Departamento de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales de la Universidad de Minnesota.

Nanoestructuras autoensambladas, obtenido de anfífilos naturales y sintéticos, sirven cada vez más como imitadores de membranas biológicas y permiten la administración dirigida de medicamentos, ácidos nucleicos, proteínas, agentes de terapia génica y de formación de imágenes para la medicina de diagnóstico. El desafío para los investigadores es crear estos arreglos moleculares precisos que se combinan para funcionar como portadores biológicos seguros mientras llevan carga útil dentro.

Los conjuntos de dendrímeros Janus ofrecen varias ventajas frente a otras tecnologías de la competencia para la entrega de nanopartículas. Los liposomas son imitaciones de membranas celulares ensambladas a partir de fosfolípidos naturales o de anfífilos sintéticos. incluidos los polimerosomas. Pero, los liposomas no son estables, incluso a temperatura ambiente, y varían mucho en tamaño, que requieren una tediosa estabilización y fraccionamiento para todas las aplicaciones prácticas. Polimerosomas, por otra parte, son estables pero polidispersas, y la mayoría de ellos no son biocompatibles, requiriendo intervención científica para combinar las mejores propiedades de ambos para la nanomedicina. Los dendrímerosomas ofrecen estabilidad, monodispersidad, tenabilidad y versatilidad, y hacen avanzar significativamente la ciencia de las nanoestructuras autoensambladas para aplicaciones biológicas y médicas.