Denken Sie daran, wie frustrierend es ist, ein Geschenk in eine zu kleine Schachtel zu stecken. Manchmal braucht man einfach eine größere Schachtel.
Eine größere Schachtel bauen
Nanokäfige sind winzige künstliche Behälter, die dazu verwendet werden können, Therapeutika an einen Zielort im Körper zu bringen. Aber manche Medikamentenmoleküle sind wie Geschenke, die zu groß für eine Nanokäfig-„Schachtel“ in Standardgröße sind. In einem heute in der Zeitschrift Nature Synthesis veröffentlichten Artikel beschreiben Forscher der Universität Cambridge, wie sie einen Nanokäfig in Supergröße gebaut haben, der zum Transport größerer Wirkstoffmengen verwendet werden könnte. Sie haben eine größere Box gebaut.
Einfache Bausteine
Die rationale Kontrolle über die Selbstorganisation dieser Art von Käfigen stellt im Allgemeinen eine große Herausforderung dar. Daher entschied sich das Team, anstelle der herkömmlichen Selbstmontagemethoden einen einfachen Bausteinprozess zu verwenden, der von natürlichen biologischen Systemen inspiriert ist. Mit der neuen Methode konnten sie immer größere künstliche Nanokäfige bauen, wobei der größte Käfig ein eingeschlossenes Volumen von mehr als 92 Kubiknanometern aufwies – das größte von einem Liganden umschlossene innere Hohlraumvolumen, das jemals hergestellt wurde.
Es wurden bereits größere Käfige gebaut, die jedoch offenere Ligandengerüste aufweisen, die nicht so nützlich sind, weil diese Käfige keine Ladungen binden können. Potenzielle „Gast“-Moleküle rutschen zwischen den weit auseinander liegenden Stäben heraus, es sei denn, sie sind kovalent an das „Wirts“-Gerüst gebunden.
Erstautor Dr. Kai Wu, Postdoktorand im Labor von Nitschke in der Abteilung für Chemie von Yusuf Hamied, sagte: „Die Ergebnisse dieser Studie sind wichtig, weil sie zeigen, dass wir in der Lage sind, mit einfachen Bausteinen immer größere komplexe, funktionelle Strukturen zu schaffen.“
Größere Ladungen
Die supergroßen Nanokäfige könnten in Bereichen wie der Arzneimittelverabreichung und der Biotechnologie eingesetzt werden, um größere therapeutische Biomoleküle an bestimmte Stellen des Körpers zu bringen.
Die Forscher weisen auch darauf hin, dass die großen inneren Hohlräume der Nanokäfige als Plattform für die Bindung großer Biomoleküle dienen könnten, z. B. hydrophobe Membranproteine oder Proteasen, die bei der Entdeckung und Entwicklung von Arzneimitteln von Nutzen sein könnten.
Wu sagte: „Insgesamt erweitert diese Forschung unser Verständnis für die Schaffung von Strukturen im Nanomaßstab und könnte praktische Auswirkungen in einer Vielzahl von Bereichen haben.“
Professor Jonathan Nitschke, der die Forschung leitete, sagte: „Diese Arbeit, die zum Teil von Astex Pharmaceuticals im Rahmen seines Sustaining Innovation Postdoc-Programms gesponsert wurde, zielt darauf ab, praktische Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Medikamente zu haben.“
Zeitschrift Referenz:
Kai Wu, Tanya K. Ronson, Pingru Su, Zhi Chen, Leonard Goh, Andrew W. Heard, Xiaopeng Li, Fabian Klautzsch, Christoph A. Schalley, Mladen Vinković, Jonathan R. Nitschke. Systematischer Aufbau immer größerer Kapseln aus einer fünffach verknüpften Pyrrol-basierten Subkomponente. Nature Synthesis, 2023; DOI: 10.1038/s44160-023-00276-9
