Un gruppo di ingegneri chimici e biomedici dell'UNSW Sydney e dell'Università di Cambridge ha migliorato la stabilità chimica dei "cristalli ZIF", consentendo di utilizzare questi nanomateriali porosi per la somministrazione intelligente di farmaci farmaceutici nel corpo umano.

I cristalli ZIF - un'abbreviazione di strutture imidazolate zeolitiche - sono stati utilizzati come esoscheletro per un'ampia gamma di prodotti farmaceutici, dai piccoli farmaci antitumorali alle grandi proteine ​​ed enzimi.

Ciò che ha reso questi composti ibridi organici e metallici così attraenti per gli ingegneri biochimici è la possibilità di colpire malattie o luoghi specifici nel corpo per massimizzare l'effetto terapeutico riducendo notevolmente gli effetti collaterali.

Ma fino ad ora, l'efficacia del materiale per proteggere i farmaci che trasportano è stata compromessa dalla loro instabilità una volta esposti a condizioni acide all'interno del corpo - come nello stomaco, se assunto per via orale.

L'ingegnere chimico dell'UNSW e Scientia Fellow Kang Liang afferma che i cristalli ZIF mostrano un grande potenziale come tecnologia di prossima generazione per la medicina personalizzata, quindi c'è stato un notevole interesse nel correggere questo difetto. Per fortuna, lui ei suoi colleghi hanno fatto proprio questo.

"Siamo riusciti a incorporare biomolecole morbide come il DNA, polipeptidi ed enzimi per migliorare la stabilità dei cristalli rigidi ZIF, " lui dice.

"Prima di questo abbiamo avuto il problema in cui l'esoscheletro di cristallo ZIF si sarebbe degradato e i farmaci sarebbero fuoriusciti prima che raggiungessero l'obiettivo, rendendo il farmaco inefficace".

"La nostra scoperta mostra che possiamo potenzialmente incapsulare le molecole terapeutiche che vogliamo fornire al corpo all'interno dei cristalli ZIF. Sorprendentemente queste molecole terapeutiche possono stabilizzare i cristalli ZIF, mentre allo stesso tempo, i cristalli ZIF proteggono i terapeutici prima che raggiungano il sito target. Quindi c'è un vantaggio reciproco".

Non è solo la medicina che trarrà beneficio dai progressi dei ricercatori nella stabilizzazione dei cristalli ZIF. I cristalli ZIF hanno anche applicazioni come materiali per elettrodi nei supercondensatori, come materiale di cattura dell'anidride carbonica nei sistemi di scarico dei gas non trattati, come membrana di separazione molecolare per il trattamento delle acque e nel setacciamento ionico.

"Il concetto di legame composito che abbiamo dimostrato nei cristalli ZIF è un'area calda per l'indagine teorica e la ricerca ingegneristica, " dice il co-autore Dr. Jingwei Hou, che ha lavorato nella School of Chemical Engineering dell'UNSW prima di entrare all'Università di Cambridge.

Aggiunge che il gruppo cercherà di combinare metodi di intelligenza artificiale e apprendimento automatico con la loro ricerca per espandere potenzialmente le nuove conoscenze per includere una gamma più ampia di molecole morbide e cristalli porosi.

Il lavoro del gruppo è stato pubblicato oggi in chimica .