В биотехнологии , polymersomes [1] представляют собой класс искусственных везикул , крошечных полых сфер , которые окружают решение. Полимерсомы изготавливаются с использованием амфифильных синтетических блок- сополимеров для образования везикулярной мембраны и имеют радиус от 50 нм до 5 мкм или более. [2] Большинство описанных полимерсом содержат водный раствор в своей сердцевине и полезны для инкапсуляции 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, таких как те, которые содержатся в биологических системах.
Синтосомы - это полимерсомы , сконструированные так, чтобы содержать 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, состоящих из блок-сополимеров, был введен в 1999 году. [1] Полимерсомы похожи на липосомы , которые представляют собой везикулы, образованные из природных липидов . Обладая многими свойствами природных липосом, полимерсомы демонстрируют повышенную стабильность и пониженную проницаемость. Кроме того, использование синтетических полимеров позволяет разработчикам управлять характеристиками мембраны и, таким образом, контролировать проницаемость, скорость высвобождения, стабильность и другие свойства полимерсомы.
Подготовка
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 . Другая морфология использован , включает гребенчатые сополимеры, [4] [5] , где основу блок является гидрофильным и гребенчатыми ветви являются гидрофобными и dendronized блока - сополимеры , [6] , где дендример часть является гидрофильной.
В случае диблочных, гребенчатых и дендронизированных сополимеров полимерсомная мембрана имеет ту же двухслойную морфологию, что и липосома, с гидрофобными блоками двух слоев, обращенными друг к другу внутри мембраны. В случае триблочных сополимеров мембрана представляет собой монослой , имитирующий бислой, при этом центральный блок выполняет роль двух противоположных гидрофобных блоков бислоя. [7]
Как правило, они могут быть получены методами, используемыми при получении липосом. Регидратация пленки, метод прямого впрыска или метод растворения.
Использует
Полимерсомы, содержащие активные ферменты и обеспечивающие способ селективного транспорта субстратов 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 целевых лекарств.
Для приложений in vivo полимерсомы де-факто ограничены 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, сшито , полимерсома может быть превращена в переносимый порошок. [2]
Полимерсомы можно использовать для создания искусственной клетки, если добавить гемоглобин и другие компоненты. [13] [14] Первая искусственная клетка была сделана Томасом Чангом . [15]
Смотрите также
- Клетка (биология)
- Липосомы
- Полимер
- Сополимер
- Искусственная ячейка
Рекомендации
- ^ a b Discher BM; Выиграл YY; Ege DS; Lee JC; Бейтс Ф.С. Discher DE; Хаммер Д.А. Наука (1999), 284 (5417), 1143-6.
- ^ a b Discher BM, Bermudez H, Hammer DA, Discher DE, Won YY, Bates FS Journal of Physical Chemistry B (2002), 106 (11), 2848-2854.
- ^ Onaca, Ozana; Мадхаван Наллани; Саския Иле; Александр Шенк; Ульрих Шванеберг (август 2006 г.). «Функционализированные нанокомпоненты (синтосомы): ограничения и перспективы применения в промышленной биотехнологии». Биотехнологический журнал . 1 (7–8): 795–805. DOI : 10.1002 / biot.200600050 . PMID 16927262 . S2CID 28644222 .
- ^ Дюран, Джеральдин G .; Холдер, Саймон Дж .; Ага, Черт цун. Тезисы докладов, 229-е Национальное собрание ACS, Сан-Диего, Калифорния, США, 13–17 марта 2005 г. (2005 г.), POLY-018
- ^ Ци, Хунфэн; Чжун, Чунли. Журнал физической химии B (2008), 112 (35), 10841-10847
- ^ Йи, Чжо; Лю, Сюаньбо; Цзяо, Цин; Чен, Эрцян; Чен, Юнмин; Си, Фу. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry (2008), '46' (12), 4205-4217.
- ^ а б в Нардин, К; Хирт, Т; Leukel, J; Мейер, В. Лангмюр , 16 , 1035–1041
- ^ Нардин, Коринн; Тоени, Сандра; Видмер, Йорг; Винтерхальтер, Матиас; Майер, Вольфганг. Chemical Communications (Кембридж) (2000), (15), 1433-1434.
- ^ a b c d Ахмед, Фариял; Дишер, Деннис Э. Журнал контролируемого выпуска (2004), 96 (1), 37-53
- ^ Время циркуляции ПЭГилированных везикул: объединение биологии и физики полимеров. Фотографии П., Партасарати Р., Дисчер Б., Дисчер Д. А., Тезисы, 36-е Среднеатлантическое региональное совещание Американского химического общества, Принстон, Нью-Джерси, США, 8–11 июня (2003 г.), 175 . Издатель: Американское химическое общество , Вашингтон, округ Колумбия
- ^ a b c Рамиз С., Алоста Х., Палмер А.Ф., Биоконъюгированная химия 2008, 19 , 1025
- ^ Эйрес, L; Hans, P; Адамс, Дж; Левик, DWPM; ван Хест, JCM Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry (2005), 43 (24), 6355-6366
- ^ Мэн F, Engbers ГХМ, Feijen J, журнал Controlled Release (2005), 101 (1-3), 187-198
- ^ https://science.nasa.gov/headlines/y2003/29may_polymersomes.htm
- ^ Чанг TM; Познанский М.Ю. Журнал исследований биомедицинских материалов (1968), 2 (2), 187-99.