Le strutture organiche metalliche stabili sono apprezzate per la loro capacità di catturare l'anidride carbonica o raccogliere l'acqua atmosferica, ma i ricercatori dell'UM hanno sviluppato un uso per strutture metalliche organiche instabili:come sistema per la somministrazione di farmaci.

Il novanta per cento dei farmaci in fase di sviluppo non si dissolve bene o non si dissolve affatto nel corpo, secondo uno studio del 2012. Strutture organiche in metallo, o MOF, sono rigidi, strutture porose composte da metalli legati da ligandi organici. Durante la ricerca di MOF instabili, Il chimico dell'UM Adam Matzger si rese conto che potevano funzionare come sistema di somministrazione per questo tipo di farmaci.

"Ci ha colpito il fatto che mentre tutti stavano girando per MOF stabili, potremmo usare ciò che abbiamo appreso sull'instabilità dei MOF per ottenere una sostanza degradabile che rilasci rapidamente farmaci. È stata una scoperta davvero inaspettata, " ha detto Matzger, il Charles G. Overberger Collegiate Professor di Chimica e professore di scienze e ingegneria macromolecolare.

Il sistema di somministrazione MOF sfrutta una strategia di somministrazione di farmaci insolubili, dice Matzger. La strategia è di consegnarli in una forma amorfa, il che significa che i farmaci non si cristallizzano. Una volta che i composti del farmaco si cristallizzano, diventano meno solubili e quindi meno biodisponibili, il che significa che meno del farmaco attraversa il flusso sanguigno.

I MOF sono in grado di mantenere questi farmaci in uno stato amorfo a causa della loro struttura porosa. MOF-5 in particolare sembra un insieme di cubi impilati uno sopra l'altro:immagina una griglia 3D che si ripete all'infinito. Quando i ricercatori caricano un farmaco in questa griglia, i pori del MOF compartimentano le molecole del farmaco, mantenendo il composto nello stato amorfo desiderato.

I ricercatori hanno precedentemente utilizzato polimeri per mantenere composti di farmaci in uno stato amorfo, ma le molecole dei farmaci potrebbero ancora migrare e cristallizzare nel polimero, che influenza la solubilità e quindi quanto di un farmaco è biodisponibile. Poiché MOF tiene rigidamente separate le molecole di farmaco ma si decompone rapidamente, il dosaggio del farmaco è facilmente controllabile, dice Matzger. Il composto stesso attraversa il flusso sanguigno, mentre il MOF si decompone nel corpo.

I ricercatori, che includono il borsista post-dottorato Kuthuru Suresh, ha deciso di utilizzare MOF-5 per alcuni motivi. Primo, il suo componente metallico è lo zinco, un metallo a bassa tossicità utilizzato in molti integratori, e il componente organico è un acido chiamato acido tereftalico. Secondo, MOF-5 è relativamente instabile, che i ricercatori hanno dimostrato in un lavoro separato che ha esaminato la stabilità di diversi MOF.

"Quello che facciamo qui è aumentare la solubilità garantendo la stabilità del dosaggio, " Ha detto Matzger. "Questo approccio è relativamente universale. Lo mostriamo per tre farmaci, ma il fatto che i pori siano troppo piccoli per consentire la formazione di un cristallo sarà vero per tutti i farmaci".