Ilustração esquemática da obra. Crédito:John Wiley &Sons, Inc.
Pesquisadores da Tohoku University no Japão têm colaborado com outros para desenvolver uma maneira simples de criar e funcionalizar partículas de polímero semelhantes a vírus que possuem várias nanoestruturas. A colaboração inclui pesquisadores da Michigan University nos EUA e do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) na Alemanha.
O controle geométrico de enzimas, anticorpos e outras proteínas sobre partículas de polímero são essenciais para a realização de reações em cascata observadas em um corpo vivo; sistemas de imunoensaio altamente sensíveis; e sistemas de entrega de medicamentos altamente eficientes. Dado que as reações enzimáticas ocorrem passo a passo ao longo das enzimas alinhadas, as formações de tais arranjos de enzimas são cruciais para a realização das partículas.
Em sistemas de imunoensaio e sistemas de entrega de drogas usando partículas de polímero, a densidade e o alinhamento dos anticorpos nas partículas são fatores muito importantes para atingir altas sensibilidades. Um vírus é uma partícula ideal devido às suas nanoestruturas e grupos funcionais controlados geometricamente. Contudo, o controle estrutural e a modificação química seletiva de partículas de polímero sintético têm sido até agora inacessíveis devido às suas complicadas rotas sintéticas.
Copolímeros diblocos formam estruturas separadas por fase em nanoescala, e as composições macromoleculares podem controlar estruturas e periodicidades. No presente estudo, Guillaume Delaittre e colegas de trabalho do KIT conseguiram sintetizar copolímeros diblocos hidrofóbicos que possuem blocos funcionalizados. Divya Varadharajan do KIT e Hiroshi Yabu da Tohoku University converteram esses copolímeros diblocos em partículas nanoestruturadas usando um método de nanoprecipitação que desenvolveram.
(A) Representação esquemática do bloco funcionalizado das nanopartículas listradas com cisteína. (B) Imagem STEM de campo escuro de nanopartículas:as partes brilhantes (PI-1–3) representam o segmento de poliisopreno (PI); as regiões escuras representam o segmento de poliestireno (PS). (C) e (D) Análise elementar da região PI não funcionalizada e região PS funcionalizada, respectivamente. (E) Mapa de pixel de valor cinza obtido integrando a área na região marcada em (B) mostrando os segmentos PS PS-1–2 e os segmentos PI PI-1–3 mostrando pilhas alternativas de S (vermelho) e Os (verde) que representam segmentos PS e PI respectivamente. Todas as barras de escala representam 50 nm. Crédito:John Wiley &Sons, Inc.
Mudando as condições de preparação, tamanhos e morfologias de partículas levaram ao núcleo-casca, lamelas empilhadas, e outras morfologias sendo encontradas. A estrutura de lamelas empilhadas, em que ambas as fases do polímero são expostas às superfícies das partículas, foi escolhido para modificação química seletiva.
Para visualizar a modificação química seletiva do local de partículas, os corantes fluorescentes foram fixados em uma fase do polímero. Joerg Lahann, da Universidade de Michigan, identificou essa modificação química observando a fluorescência em forma de anel de nanodiscos originados da desmontagem de lamelas empilhadas. Lahann usou microscopia de depleção de emissão estimulada (STED) em seu trabalho, que é um dos métodos de microscopia de super-resolução.
