Um grupo de engenheiros químicos e biomédicos da UNSW Sydney e da University of Cambridge melhorou a estabilidade química dos 'cristais ZIF', permitindo que esses nanomateriais porosos sejam usados ​​para distribuição inteligente de drogas farmacêuticas no corpo humano.

Cristais ZIF - uma abreviatura de estruturas de imidazolato zeolítico - têm sido usados ​​como uma concha de exoesqueleto para uma ampla gama de produtos farmacêuticos, desde pequenas drogas anticâncer até grandes proteínas e enzimas.

O que tornou esses compostos híbridos orgânicos e metálicos tão atraentes para os engenheiros bioquímicos é o potencial de direcionar doenças ou locais específicos do corpo para maximizar o efeito terapêutico enquanto reduz os efeitos colaterais.

Mas até agora, a eficácia do material para proteger os medicamentos que transportam foi comprometida por sua instabilidade, uma vez expostos a condições ácidas dentro do corpo - como no estômago, quando tomado por via oral.

O engenheiro químico da UNSW e pesquisador da Scientia Kang Liang diz que os cristais ZIF mostram um grande potencial como tecnologia de próxima geração para medicina personalizada, portanto, tem havido considerável interesse em consertar essa falha. Felizmente, ele e seus colegas fizeram exatamente isso.

"Conseguimos incorporar biomoléculas moles como o DNA, polipeptídeos e enzimas para melhorar a estabilidade dos cristais ZIF rígidos, " ele diz.

“Antes disso, tínhamos o problema de o exoesqueleto de cristal ZIF se degradar e as drogas vazarem antes de atingirem o alvo - tornando a droga ineficaz”.

"Nossa descoberta mostra que podemos encapsular potencialmente as moléculas terapêuticas que queremos entregar ao corpo dentro dos cristais ZIF. Surpreendentemente, essas moléculas terapêuticas podem estabilizar os cristais ZIF, enquanto ao mesmo tempo, os cristais ZIF protegem a terapêutica antes que atinjam o local de destino. Portanto, há um benefício mútuo. "

Não é apenas a medicina que se beneficiará com os avanços dos pesquisadores na estabilização dos cristais ZIF. Os cristais ZIF também têm aplicações como materiais de eletrodo em supercapacitores, como um material de captura de dióxido de carbono em sistemas de combustão de gás não tratado, como membrana de separação molecular para tratamento de água e peneiramento iônico.

"O conceito de ligação composta que demonstramos nos cristais ZIF é uma área importante para investigação teórica e pesquisa de engenharia, "diz o co-autor Dr. Jingwei Hou, que trabalhou na Escola de Engenharia Química da UNSW antes de ingressar na Universidade de Cambridge.

Ele acrescenta que o grupo estará procurando em seguida combinar IA e métodos de aprendizado de máquina com suas pesquisas para potencialmente expandir o novo conhecimento para incluir uma gama maior de moléculas moles e cristais porosos.

O trabalho do grupo foi publicado hoje em Chem .