Een project van Russische wetenschappers zal helpen bij het maken van capsules voor gerichte medicijnafgifte

Wetenschappers van MIPT en ITMO University en hun collega’s hebben de vorming en groei van kristallen van eenvoudige organische moleculen tot grote associaties bestudeerd. Deze experimenten zullen helpen bij het maken van capsules voor gerichte medicijnafgifte aan specifieke weefsels in het menselijk lichaam. Het wetenschappelijke artikel is in het tijdschrift gepubliceerd Kristalgroei en -ontwerp​

Melaminecyanuraat bestaat uit kleurloze melaminekristallen en cyanuurzuur, waarvan de moleculen op dezelfde manier associëren als DNA-vorming. Studies die ermee verband houden, kunnen nuttig zijn bij het ontwikkelen van technieken om geneesmiddelen in kristallen met een vergelijkbare structuur te introduceren. Dit zal wetenschappers in staat stellen om experimenten uit te voeren met gerichte medicijnafgifte, een technologie die het in de toekomst mogelijk zal maken dat medicijnen rechtstreeks naar doelen, dwz specifieke orgaanweefsels, gaan in plaats van door het lichaam te worden verspreid.

Er zijn echter nog veel vragen over het mechanisme van moleculaire organisatie in verschillende stadia van kristalgroei.

“Ons gezamenlijke werk gaat over een interessant effect: door de verhoudingen van de oorspronkelijke componenten te variëren, is het mogelijk om het vormingsproces en het uiterlijk van het melaminecyanuraatkristal te reguleren”, zegt Aleksandra Timralieva, co-auteur van de studie en curator van educatieve programma’s aan het Infochemistry Scientific Center van de ITMO University, “We keken naar de vorming van een supramoleculair complex van melaminecyanuraat. De vorming ervan hangt rechtstreeks af van de lokale concentratie van de componenten. Het bleek dat het de controle van verhoudingen is die ons in staat stelt om de groei van kristallen te beheersen en er andere stoffen in te introduceren. ”

De belangrijkste berekeningen zijn gedaan door MIPT-wetenschappers.

“Een van de belangrijkste activiteiten van ons laboratorium bij MIPT is simulatie van moleculaire dynamica, een benadering waarmee we het gedrag van elk afzonderlijk atoom numeriek kunnen beschrijven en voorspellen in een bepaalde, meestal zeer kleine hoeveelheid materie. dergelijke methoden zijn extreem arbeidsintensief en vereisen krachtige machines die tegelijkertijd honderden en soms duizenden individuele processors kunnen gebruiken om een ​​enkel probleem op te lossen ”, legt Nikita Orekhov uit, plaatsvervangend hoofd van het Laboratorium voor Supercomputermethoden in de fysica van de gecondenseerde materie bij MIPT. “ In dit werk hebben we, gewapend met een van deze supercomputers, geprobeerd uit te vinden welke soorten intermoleculaire interacties verantwoordelijk zijn voor de vorming van de primaire melamine cyanuraatkern in waterige oplossing, de nanoschaalgroep van moleculen waaruit het kristal later zal groeien. . In onze toekomstige studies zullen deze gegevens nuttig zijn voor een meer gedetailleerd begrip van de processen die plaatsvinden tijdens de vorming van melaminecyanuraatomhulsels of nauw verwante supramoleculaire complexen rond de van belang zijnde bio-organische moleculen. ”

Het experimentele gedeelte vond plaats in de laboratoria van het Infochemie Wetenschappelijk Centrum van ITMO University. De onderzoekers onderzochten hoe een verandering in concentratie van een van de twee componenten de vorming van melaminecyanuraat beïnvloedt.

“We zijn van plan om modeltesten uit te voeren met veel organische moleculen, bijvoorbeeld met antibiotica zoals tetracycline”, legt Alexandra Timralieva uit. “Verschillende supramoleculaire structuren, vooral melaminecyanuraat, lijken qua vorming sterk op de manier waarop DNA wordt gevormd. Als we de controle over de vorming van deze structuren kunnen begrijpen, dan kunnen we het rijk van de chemie van de oorsprong van het leven betreden. . De eerste stappen zijn al gezet. ”