Взаимодействия биологических макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, белки и конъюгаты полисахарид-белок, можно имитировать с помощью искусственных полиэлектролитов. Ожидается, что такие синтетические полиионные комплексы будут служить новыми платформами для стабилизации и доставки лекарств, белков или нуклеиновых кислот. В журнале Angewandte Chemie китайские исследователи представили универсальную, коммерчески применимую стратегию подготовки таких наноматериалов с настраиваемой морфологией. Можно предусмотреть подготовку библиотек этих низкоразмерных биорелевантных наноструктур.
ДНК, РНК, белки и многие полисахаридно-белковые конъюгаты представляют собой заряженные биологические макромолекулы. Они имеют сложную структуру с уникальными функциями, что делает возможной клеточную жизнь. Неудивительно, что синтетические полиионные сборки, имитирующие свойства биологических макромолекул, должны служить идеальной платформой для взаимодействия с биологией. Обладая контролируемой формой и состоянием заряда, такие полиионные комплексы или PIC могут служить активными носителями нуклеиновых кислот в генной терапии и адресной доставке лекарств. Однако рациональный дизайн PIC все еще остается сложной задачей, поскольку структура, окончательная морфология и состояние заряда зависят от тысяч термодинамических и кинетических параметров. Часто форма, реакционная способность и стабильность не воспроизводимы. Поэтому в Университете Сучжоу, Сучжоу, Китай, исследователь Юаньли Цай и его коллеги продвигают рационализированные схемы подготовки. С помощью метода, называемого «индуцированной полимеризацией электростатической самосборкой» или PIESA, они теперь предложили масштабируемый и экономически эффективный протокол подготовки низкоразмерных PIC с настраиваемой морфологией для биомедицинского использования..
Протокол основан на методе самосборки, индуцированной полимеризацией (PISA), для рационального синтеза наночастиц блок-сополимера в водной среде. Авторы расширили протокол, введя положительно заряженный мономер, который затем полимеризовали в присутствии предварительно синтезированного полииона противоположного заряда и другой макромолекулы, служащей незаряженным блоком сополимера. Конечный наноматериал состоял из определенных комплексов заряженных полимеров и сополимеров. Он показал замечательные свойства.
В зависимости от концентрации твердых веществ авторы наблюдали структурные переходы синтезированных ПИК от везикул к компартментированным везикулам и сверхтонким гибким пленкам большой площади. И в зависимости от используемого растворителя преобладающими становились либо пленки с плотными порами, либо чрезвычайно длинные нанопроволоки, что приводило к гелеобразованию. Авторы указали, что их протокол PIESA при полимеризации в видимом свете дает «высокую воспроизводимость структуры в коммерчески жизнеспособном масштабе в экологически чистых водных условиях при 25 ° C». Другими словами, сложные наноматериалы с настраиваемой морфологией и состоянием заряда могут быть легко получены. Предусматриваются биомедицинские приложения для переноса и доставки ДНК и других биологически заряженных полимеров в место их действия, а также библиотека низкоразмерных наноматериалов с настраиваемой морфологией.