Con una nuova svolta che potrebbe rivoluzionare l'ingegneria medica e dei materiali, gli scienziati hanno sviluppato un dispositivo molecolare primo nel suo genere che controlla il rilascio di più piccole molecole utilizzando la forza.
I ricercatori dell'Università di Manchester descrivono un sistema di rilascio controllato dalla forza che sfrutta le forze naturali per innescare il rilascio mirato di molecole, che potrebbe far avanzare in modo significativo le cure mediche e i materiali intelligenti.
La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature , utilizza una tecnica innovativa che utilizza un tipo di molecola interconnessa nota come rotaxano. Sotto l’influenza della forza meccanica, come quella osservata in un sito ferito o danneggiato, questo componente innesca il rilascio di molecole funzionali, come medicinali o agenti curativi, per colpire con precisione l’area bisognosa. Ad esempio, la sede di un tumore.
È anche promettente per materiali autoriparanti che possono ripararsi in situ quando danneggiati, prolungando la durata di questi materiali. Ad esempio, un graffio sullo schermo del telefono.
Guillaume De Bo, professore di chimica organica presso l'Università di Manchester, ha dichiarato:"Le forze sono onnipresenti in natura e svolgono ruoli cruciali in vari processi. Il nostro obiettivo era sfruttare queste forze per applicazioni trasformative, in particolare nella durabilità dei materiali e nella somministrazione di farmaci. /P>
"Sebbene si tratti solo di una prova di concetto, riteniamo che il nostro approccio basato sul rotassano abbia un potenziale immenso con applicazioni di vasta portata:siamo sull'orlo di alcuni progressi davvero notevoli nel campo dell'assistenza sanitaria e della tecnologia."
Tradizionalmente, il rilascio controllato di molecole con forza ha presentato sfide nel rilascio di più di una molecola contemporaneamente, solitamente operando attraverso un gioco di "tiro alla fune" molecolare in cui due polimeri tirano su entrambi i lati per rilasciare una singola molecola.
Il nuovo approccio prevede due catene polimeriche fissate a una struttura centrale ad anello che scorrono lungo un asse che sostiene il carico, rilasciando efficacemente più molecole del carico in risposta all’applicazione della forza. Gli scienziati hanno dimostrato il rilascio simultaneo di un massimo di cinque molecole con la possibilità di rilasciarne altre, superando le limitazioni precedenti.
Questa svolta segna la prima volta in cui gli scienziati sono riusciti a dimostrare la capacità di rilasciare più di un componente, rendendolo uno dei sistemi di rilascio più efficienti fino ad oggi.
I ricercatori mostrano anche la versatilità del modello utilizzando diversi tipi di molecole, inclusi composti farmaceutici, marcatori fluorescenti, catalizzatori e monomeri, rivelando il potenziale per una vasta gamma di applicazioni future.
Guardando al futuro, i ricercatori mirano ad approfondire le applicazioni di autoguarigione, esplorando se due diversi tipi di molecole possono essere rilasciati contemporaneamente. Ad esempio, l'integrazione di monomeri e catalizzatori potrebbe consentire la polimerizzazione nel sito danneggiato, creando un sistema di autoriparazione integrato all'interno dei materiali.
Cercheranno anche di espandere il tipo di molecole che possono essere rilasciate.
Il professor De Bo ha dichiarato:"Abbiamo appena scalfito la superficie di ciò che questa tecnologia può ottenere. Le possibilità sono illimitate e siamo entusiasti di esplorare ulteriormente."
Ulteriori informazioni: Guillaume De Bo, Rilascio controllato dalla forza di piccole molecole con un attuatore rotaxano, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07154-0. www.nature.com/articles/s41586-024-07154-0
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Università di Manchester
