Conceptueel onderzoek kijkt naar nanocapsules voor het opschalen van de kracht van nanotechnologie

In een nieuwe studie hebben onderzoekers van de Universiteit van Missouri een proof-of-concept gecreëerd van een nanocapsule – een microscopisch kleine container – die in staat is een specifieke ‘lading’ op een gerichte locatie af te leveren.

Het onderzoek, getiteld “Nanocapsules met een ongekend intern volume, omgeven door calciumionen”, is gepubliceerd in Chemische Wetenschap.

Hoewel de ontdekking buiten het bestek van deze studie valt, zou deze ontdekking op een dag een impact kunnen hebben op de manier waarop medicijnen, voedingsstoffen en andere soorten chemische verbindingen in mensen of planten worden afgeleverd. De kracht van het vooruitstrevende idee voor dit kleine leveringsmechanisme komt voort uit de inventieve structuur ervan, zegt Gary Baker, universitair hoofddocent bij de afdeling Scheikunde en co-auteur van het onderzoek.

“We hebben het vermogen om nanocapsules uniform te bereiden op een cookie-cutter-manier door ze samen te voegen met behulp van calciummetaalionen als bouwstenen of door boomstammen te koppelen,” zei Baker. “Door dit te doen kunnen we meerdere identieke reservoirs genereren die verschillende soorten stoffen of ladingen kunnen transporteren. Bovendien hebben we het bewijs dat de stoffen binnenin door de barrière van deze nanocapsules naar een externe oplossing kunnen worden overgebracht.”

Baker vergelijkt de montage van het conceptuele apparaat met hoe gekko’s tegen muren op lopen.

“Gekko’s hebben kleine structuren op de voetzolen die nog kleinere substructuren bevatten, en die substructuren gaan door tot bijna op nanoschaalniveau”, zei Baker.

“De combinatie van talloze substructuren die interageren met een oppervlak biedt een solide basis voor de gekko. Op vrijwel dezelfde manier worden deze nanocapsules bij elkaar gehouden door een veelheid aan zwakke chemische interacties, maar bij elkaar opgeteld vormen ze een drijvende kracht voor het assembleren van de uiteindelijke structuur.”

De studie vertegenwoordigt een belangrijke stap voorwaarts op het gebied van de supramoleculaire chemie, zegt Jerry Atwood, een Curators’ Distinguished Professor Emeritus of Chemistry en internationaal erkend leider op dit gebied.

“Hoewel we fluorescerende moleculen gebruikten, zijn ze qua grootte en functionaliteit vergelijkbaar met moleculen die iemand zou willen gebruiken om een ​​stof op een bepaalde plek af te leveren,” zei Atwood. “Daarom benadrukt deze prestatie het potentieel ervan voor toekomstig gebruik in de wetenschap en de geneeskunde.”

Kanishka Sikligar, een postdoctoraal onderzoeker bij MU, deed de ontdekking. Sikligar, die naar MU kwam om bij Atwood te studeren, was verrast door de bevindingen van het team.

“De omvang van deze nanocapsules reikt veel verder dan wat eerder door andere onderzoekers op dit gebied is bereikt”, aldus Sikligar. “Ik ben opgewonden om te zien hoe deze ontdekking zal helpen de kennis en het begrip van dit vakgebied uit te breiden.”