Intracellulaire supramoleculaire zelfassemblage reguleert de cellulaire functie

Supramoleculaire zelfassemblage op basis van niet-covalente interacties wordt beschouwd als een belangrijke strategie voor het introduceren van intracellulaire synthetische biocompatibele macromoleculen. De synthetische macromoleculen lijken op de aard, het gedrag en de functie van biomacromoleculen in levende systemen.

De in cellulo zelf-geassembleerde macromoleculen kunnen gecompliceerde biologische reacties in levende cellen overwinnen en vermijden om de haalbaarheid van het beheersen van de algehele cellulaire functie en gedragingen te verbeteren.

Onderzoekers van het Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) van de Chinese Academie van Wetenschappen beoordeelden de recente vooruitgang in toepassingen en strategieën die de intracellulaire supramoleculaire zelfassemblage van macromoleculen met verschillende topologische structuren induceerden als theranostische nanosystemen op het gebied van kankerbehandeling en bio-imaging.

De recensie is gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie op 17 januari.

De strategieën omvatten gastheer-gast interactie, enzym, pH, temperatuur, intracellulaire polymerisatie en door vrije radicaal polymerisatie geïnduceerde zelfassemblage. Ze werden gemotiveerd door externe stimuli of interne, wanordelijke en barre omstandigheden in tumorcellen, en werden voornamelijk gebruikt bij het abstraheren van de in cellulo biomacromoleculen zoals polyamine, adenosinetrifosfaat, biolabeling en biobeeldvorming.

Tumorcellen hebben een ongeordende omgeving van de tot overexpressie gebrachte pH, reactieve zuurstofsoorten en enzymen, die werd gebruikt als een prominent hulpmiddel bij het induceren van supramoleculaire zelfassemblage van cellulose. Externe stimuli zoals temperatuureffect, foto-initiatie van vrije radicalenpolymerisatie en in cellulose onder zware omstandigheden introduceerden synthetische macromoleculen met verschillende topologische structuren zoals nanodeeltjes, gel en spiralen om de biobeeldvorming en de dood van kankercellen te induceren.

Bovendien werd de fysieke vloeistof-vloeistoffasescheiding gebruikt om de endogene zelf-geassembleerde macromoleculen te construeren die membraanloze organellen worden genoemd. Deze subcellulaire organellen worden veel gebruikt om de intracellulaire biomacromoleculen, zoals enzymen, te abstraheren om de dood van kanker te induceren.

De studie meldde ook dat moleculair pincet in de toekomst op grote schaal zou kunnen worden gebruikt. Moleculaire pincetten zijn een klasse van cyclische moleculen die twee bindingsarmen bevatten om zich aan te passen aan specifieke gastmoleculen, voornamelijk gebruikt als biosensor, synthetische receptor en medicijnafgiftesysteem voor farmaceutische toepassingen. Er zijn momenteel echter weinig studies voor de toepassing ervan in levende cellen.