Новый «гибридный двигатель» для биоразлагаемых наномоторов, доставляющих лекарства к больным тканям

Наномоторы — это молекулярные или наноразмерные устройства, способные двигаться в биологической среде, преобразуя химическую энергию в движение. Их можно использовать для доставки лекарств к конкретным частям тела. Обычно для движения наномоторы используют биомолекулы, но они могут разрушаться в организме.

Исследователи из Института сложных молекулярных систем (ICMS) Технологического университета Эйндховена (TU/e) совместно с учёными из Сучжоуского университета, Университета Суонси и Института биоинженерии Каталонии (IBEC) разработали новый гибридный подход. В их биоразлагаемых наномоторах движение обеспечивают неорганические наночастицы, хранящиеся внутри. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Инновационный наномотор

Инновационный гибридный наномотор состоит из структуры, называемой стоматоцитом. Она собрана из строительных блоков поли(этиленгликоль)-блок-поли(D,L-лактида) (PEG−PDLLA) и загружена диоксидом марганца, который служит двигателем. Стоматоциты из блок-сополимера PEG-PDLLA имеют чашеобразную форму с полой внутренней полостью и небольшим отверстием наружу.

Синтезированный внутри наномотора

Новизна работы в том, что двигатель из диоксида марганца синтезируется внутри стоматоцита. Когда этот неорганический двигатель реагирует с перекисью водорода, образуются нанопузырьки кислорода. Они выталкиваются через небольшое отверстие стоматоцита, что толкает всю структуру в противоположном направлении.

Перекись водорода, токсичная для клеток, в больших количествах присутствует в микроокружении опухолей. Стоматоциты можно использовать повторно, пока двигатель внутри остаётся функциональным. Даже после трёх месяцев хранения двигатель не «вытекает» из отверстия.

Гибридная структура полностью биосовместима и биоразлагаема благодаря органической внешней оболочке. Такие наномоторы могут стать мультимодальными платформами, и потенциально ими можно управлять дистанционно с помощью магнитных полей или света. Исследование открывает путь для дальнейшего изучения автономных наномоторов и их применения в биомедицине.