Un equipo de químicos de la Facultad de Artes y Científicos de SU ha utilizado un polímero sensible a la temperatura para regular las interacciones del ADN tanto en un sistema de ensamblaje mediado por ADN como en un sistema de administración de fármacos codificado por ADN.

Sus hallazgos, dirigido por el profesor asociado Mathew M. Maye y las estudiantes de posgrado Kristen Hamner y Colleen Alexander, puede mejorar la forma en que los nanomateriales se autoensamblan en dispositivos funcionales y cómo los medicamentos contra el cáncer, incluida la doxorrubicina, se entregan en el cuerpo. Más información está disponible en un artículo del 30 de julio en ACS Nano , publicado por la American Chemical Society.

Un área de la nanociencia que conecta una variedad de campos, incluida la óptica, detección química y administración y tratamiento de fármacos:es el autoensamblaje de nanopartículas. Durante el autoensamblaje, la química adherida a la interfaz de nanopartículas impulsa una reacción. Como resultado, las partículas se unen para formar un sólido, un chai o un pequeño grupo similar a una molécula.

Maye y otros han descubierto recientemente cómo utilizar enlaces de ADN para crear una serie de estructuras. Las reacciones son rápidas y estables, él dice, pero también puede ser problemático.

"Por ejemplo, queremos saber cómo activar y desactivar una reacción, sin tediosos cambios en el procedimiento, ", dice Maye." Hemos abordado este problema proporcionando un disparador térmico en forma de un polímero inteligente, que cambia su estructura a nivel nano ".

Un polímero inteligente es una molécula grande, compuesto por muchas unidades atómicas, que cambia de estructura cuando se expone a estímulos externos, como la luz, acidez o temperatura.

Maye y sus colegas han sintetizado un polímero de diseño que no solo reacciona a la temperatura, pero también puede ensamblarse en una nanopartícula de oro. La novedad de este enfoque, él dice, es que la nanopartícula posee segmentos cortos de ADN monocatenario.

"Esta funcionalidad multipropósito y el componente 'inteligente' agregado son indicativos de hacia dónde se dirige la nanociencia, ", dice Maye." Queremos que los nanomateriales realicen muchas tareas a la vez, y queremos poder activar y desactivar sus interacciones de forma remota ".

El equipo de Maye, por lo tanto, ha diseñado un sistema en el que una temperatura alta (por ejemplo, 50 grados Celsius) hace que las hebras de polímero se encojan, exponiéndolos y haciéndolos operativos, y una baja temperatura hace que se alarguen, bloqueando sus propiedades de reconocimiento de ADN.

Maye dice eso, en una prueba, El autoensamblaje entre nanopartículas de ADN complementarias se produjo a solo una temperatura alta. En un segundo estudio, su equipo descubrió que el calor desencadenaba la liberación de doxorrubicina en la capa de ADN del nanoportador codificado.

Recientemente inventado por Maye y sus colegas de SU, el nanoportador cuenta con un aumento de seis veces en toxicidad, en comparación con los utilizados en estudios anteriores.

"Lo novedoso de este enfoque es que los vínculos entre partículas son dinámicos y reconfigurables, "Dice Maye." Tal reconfiguración puede conducir a sólidos inteligentes y metamateriales que reaccionan a los estímulos ambientales, de la misma manera que los polímeros inteligentes reaccionan a granel ".

Maye y su equipo también han empleado una serie de técnicas avanzadas para comprender mejor los mecanismos de su sistema, incluyendo la dispersión de luz dinámica y la dispersión de rayos X de ángulo pequeño.

"Ser capaces de controlar el ensamblaje de nanopartículas con la temperatura nos permite ajustar sus reacciones y formar estructuras más predecibles. También nos brinda un sistema más mejorado en el que escalar el ensamblaje, " él dice.

Maye continúa explicando que para las nanopartículas codificadas por ADN, Estas clases de partículas son una excelente plataforma para la administración de fármacos:"Cuando se combinan con polímeros termosensibles como los de nuestro sistema, podrían llegar a ser muy lucrativos ".