полимерный
В биотехнологии полимерсомы [1] представляют собой класс искусственных везикул , крошечных полых сфер, содержащих раствор. Полимерсомы изготавливаются с использованием амфифильных синтетических блок -сополимеров для формирования мембраны везикул и имеют радиусы от 50 нм до 5 мкм и более. [2] Большинство известных полимерсом содержат водный раствор в своем ядре и полезны для инкапсулирования и защиты чувствительных молекул, таких как лекарства, ферменты, другие белки и пептиды, а также ДНК и РНК фрагменты . Полимерсомная мембрана обеспечивает физический барьер, который изолирует инкапсулированный материал от внешних материалов, например, тех, которые встречаются в биологических системах.
Синтосомы — это полимерсомы, в которых содержатся каналы ( трансмембранные белки ), которые позволяют определенным химическим веществам проходить через мембрану в везикулу или из нее. Это позволяет собирать или ферментативно модифицировать эти вещества. [3]
Термин «полимерсома» для везикул, изготовленных из блок-сополимеров, был введен в 1999 году. [1] Полимерсомы подобны липосомам , которые представляют собой пузырьки, образованные из встречающихся в природе липидов . Обладая многими свойствами природных липосом, полимерсомы обладают повышенной стабильностью и пониженной проницаемостью. Более того, использование синтетических полимеров позволяет разработчикам манипулировать характеристиками мембраны и, таким образом, контролировать проницаемость, скорость высвобождения, стабильность и другие свойства полимерсомы.
Подготовка
[ редактировать ]Было использовано несколько различных морфологий блок-сополимера, используемого для создания полимерсомы. Наиболее часто используются линейные диблок- или триблок-сополимеры. В этих случаях блок-сополимер имеет один гидрофобный блок ; другой блок или блоки являются гидрофильными . Другие используемые морфологии включают гребенчатые сополимеры, [4] [5] где основной блок гидрофильен, а разветвления гребенки гидрофобны, и дендронизованные блок-сополимеры , [6] где часть дендримера является гидрофильной.
В случае диблок-, гребенчатых и дендронизированных сополимеров полимерсомная мембрана имеет ту же двухслойную морфологию, что и липосома, при этом гидрофобные блоки двух слоев обращены друг к другу внутри мембраны. В случае триблок-сополимеров мембрана представляет собой монослой , имитирующий бислой, причем центральный блок выполняет роль двух обращенных друг к другу гидрофобных блоков бислоя. [7]
В общем, их можно получить способами, используемыми при получении липосом. Регидратация пленки, метод прямой инъекции или метод растворения.
Использование
[ редактировать ]Полимерсомы, которые содержат активные ферменты и позволяют избирательно транспортировать субстраты для преобразования этими ферментами, были описаны как нанореакторы. [8]
Полимерсомы использовались для создания систем доставки лекарств с контролируемым высвобождением . [9] Подобно покрытию липосом полиэтиленгликолем , полимерсомы можно сделать невидимыми для иммунной системы, если гидрофильный блок состоит из полиэтиленгликоля. [10] Таким образом, полимерсомы являются полезными носителями для таргетного лечения.
Для применения in vivo полимерсомы де-факто ограничиваются использованием полимеров, одобренных FDA , поскольку большинство фармацевтических фирм вряд ли будут разрабатывать новые полимеры из-за проблем со стоимостью. К счастью, существует ряд таких полимеров с различными свойствами, в том числе:
Гидрофильные блоки
- Поли(этиленгликоль) (ПЭГ/ПЭО) [9] [11]
- Поли(2-метилоксазолин) [7]
Гидрофобные блоки
- Полидиметилсилоксан (ПДМС) [7]
- Поли(капролактон (PCL) [9] [11]
- Поли(лактид) (PLA) [9] [11]
- Поли(метилметакрилат) (ПММА) [12]
Если достаточное количество молекул блок-сополимера, составляющих полимерсому, сшиты , полимерсому можно превратить в транспортабельный порошок. [2]
Полимерсомы можно использовать для создания искусственных клеток , если гемоглобин и другие компоненты. добавить [13] [14] Первую искусственную клетку изготовил Томас Чанг . [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Дишер Б.М.; Выиграл ГГ; Эге Д.С.; Ли Джей Си; Бейтс Ф.С.; Дишер Д.Э.; Хаммер Д.А. Science (1999), 284 (5417), 1143-6.
- ^ Перейти обратно: а б Дишер Б.М., Бермудес Х., Хаммер Д.А., Дишер Д.Е., Вон Ю.Ю., Бейтс Ф.С. Журнал физической химии B (2002), 106 (11), 2848-2854
- ^ Онака, Озана; Мадхаван Наллани; Саския Илье; Александр Шенк; Ульрих Шванеберг (август 2006 г.). «Функционализированные нанокомпарты (синтосомы): ограничения и перспективы применения в промышленной биотехнологии». Биотехнологический журнал . 1 (7–8): 795–805. дои : 10.1002/biot.200600050 . ПМИД 16927262 . S2CID 28644222 .
- ^ Дюран, Джеральдин Г.; Холдер, Саймон Дж.; Да, Черт Тсун. Тезисы докладов, 229-е национальное собрание ACS, Сан-Диего, Калифорния, США, 13–17 марта 2005 г. (2005 г.), POLY-018
- ^ Ци, Хунфэн, Чжунли. Журнал физической химии B (2008), 112 (35), 10841-10847.
- ^ И, Чжо; Лю, Сюаньбо, Цин; Чен, Эрцян, Юнмин, Фу. Журнал науки о полимерах, Часть A: Химия полимеров (2008), «46» (12), 4205-4217.
- ^ Перейти обратно: а б с Нардин, К; Хирт, Т; Лейкель, Дж; Мейер, В. Ленгмюр , 16 , 1035–1041 гг.
- ^ Нардин, Коринн; Тёни, Сандра; Видмер, Йорг; Винтерхальтер, Матиас; Мейер, Вольфганг. Химические коммуникации (Кембридж) (2000), (15), 1433–1434.
- ^ Перейти обратно: а б с д Ахмед, Фариал; Дишер, Деннис Э. Журнал контролируемого выпуска (2004), 96 (1), 37–53.
- ^ Время циркуляции ПЭГилированных везикул: объединение биологии и физики полимеров. Фотографии П., Партасарати Р., Дишер Б., Дишер Д.Э., Тезисы, 36-е Среднеатлантическое региональное собрание Американского химического общества, Принстон, Нью-Джерси, США, 8–11 июня (2003 г.), стр. 175 . Издатель: Американское химическое общество , Вашингтон, округ Колумбия.
- ^ Перейти обратно: а б с Рамиз С., Алоста Х., Палмер А.Ф., Химия биоконъюгатов 2008, 19 , 1025.
- ^ Эйрс, Л; Ганс, П; Адамс, Дж; Левик, DWPM; ван Хест, JCM Journal of Polymer Science, Часть A: Химия полимеров (2005), 43 (24), 6355-6366
- ^ Мэн Ф., Энгберс ГХМ, Фейен Дж., Журнал контролируемого выпуска (2005), 101 (1-3), 187-198.
- ^ НАСА.gov
- ^ Чанг ТМ; Познанский М.Ю. Журнал исследования биомедицинских материалов (1968), 2 (2), 187-99.