Uma colaboração internacional liderada por químicos e engenheiros da Universidade da Pensilvânia preparou uma biblioteca de biomateriais sintéticos que imitam as membranas celulares e que se mostram promissores na distribuição direcionada de medicamentos contra o câncer, terapia de genes, proteínas, agentes de imagem e diagnóstico e cosméticos com segurança para o corpo no campo emergente chamado nanomedicina.

O estudo aparece na edição atual da revista. Ciência .

A pesquisa fornece a primeira descrição da preparação, estrutura, auto-montagem e propriedades mecânicas de vesículas e outras nano-montagens complexas selecionadas feitas de dendrímeros de Janus.

Os chamados dendrimerssomas são estáveis, vesículas de duas camadas que se formam espontaneamente a partir da composição química exata dos dendrímeros de Janus. A equipe relatou uma miríade de populações de cápsulas de duas camadas, uniforme em tamanho, estável no tempo em uma grande variedade de meios e temperaturas, que são ajustáveis ​​por temperatura e química com propriedades mecânicas superiores aos lipossomas regulares e impermeáveis ​​aos compostos encapsulados. Eles são capazes de incorporar proteínas formadoras de poros, pode montar com fosfolipídios direcionadores de estrutura e copolímeros em bloco e oferecer uma periferia molecular adequada para funcionalização química sem afetar sua automontagem.

Co-autores Virgil Percec do Departamento de Química da Penn e Daniel A. Hammer do Departamento de Bioengenharia da Penn, acompanhado por Frank Bates e Timothy Lodge da Universidade de Minnesota, Michael Klein da Temple University e Kari Rissanen da Jyväskylä University, na Finlândia, têm dendrons hidrofílicos e hidrofóbicos quimicamente acoplados para criar dendrímeros Janus anfifílicos com uma rica paleta de morfologias, incluindo cubossomos, discos, vesículas tubulares e fitas helicoidais e confirmaram as estruturas montadas usando microscopia eletrônica de transmissão criogênica e microscopia de fluorescência.

"Dendrimersomes casam com a estabilidade e resistência mecânica obtidas a partir de polymersomes, vesículas feitas de copolímeros em bloco, com a função biológica de lipossomas fosfolipídicos estabilizados, "disse Percec, o P. Roy Vagelos Chair e Professor de Química na Penn, "mas com uniformidade de tamanho superior, facilidade de formação e funcionalização química. "

"Esses materiais são especialmente promissores porque suas membranas têm a espessura de membranas de bicamada naturais, mas eles têm propriedades de materiais superiores e ajustáveis, "disse o Martelo, Alfred G. e Meta A. Ennis Professor de Bioengenharia na Penn. "Por causa de sua espessura de membrana, será mais simples incorporar componentes biológicos nas membranas das vesículas, como receptores e canais. "

"Nenhuma outra classe única de moléculas, incluindo copolímeros em bloco e lipídios, é conhecida por se reunir na água em tal diversidade de estruturas supramoleculares, "disse Bates, o Professor Regentes e Chefe do Departamento de Engenharia Química e Ciência de Materiais da Universidade de Minnesota.

Nanoestruturas auto-montadas, obtido a partir de anfifílicos naturais e sintéticos, cada vez mais servem como simuladores de membranas biológicas e permitem a distribuição direcionada de medicamentos, ácidos nucleicos, proteínas, terapia gênica e agentes de imagem para medicina diagnóstica. O desafio para os pesquisadores é criar esses arranjos moleculares precisos que se combinam para funcionar como transportadores biológicos seguros, ao mesmo tempo em que carregam carga útil dentro deles.

Os conjuntos de dendrímeros Janus oferecem várias vantagens para outras tecnologias concorrentes para entrega de nanopartículas. Os lipossomas são mimetizadores de membranas celulares montadas a partir de fosfolipídios naturais ou de anfifílicos sintéticos, incluindo polymersomes. Mas, lipossomas não são estáveis, mesmo em temperatura ambiente, e variam amplamente em tamanho, exigindo a tediosa estabilização e fracionamento para todas as aplicações práticas. Polymersomes, por outro lado, são estáveis, mas polidispersos, e a maioria deles não são biocompatíveis, exigindo intervenção científica para combinar as melhores propriedades de ambos para a nanomedicina. Dendrimersomes oferecem estabilidade, monodispersidade, durabilidade e versatilidade, e eles avançam significativamente a ciência das nanoestruturas automontadas para aplicações biológicas e médicas.