I farmaci a base di proteine ​​mostrano un'attività promettente contro molti bersagli difficili da trattare. Portare queste biomolecole oltre le numerose difese del corpo, però, richiede una tecnologia innovativa come le nanoparticelle che rilasciano farmaci. L'acido polilattico (PLA) è un potenziale candidato perché non è tossico, biodegradabile, e si assembla spontaneamente in minuscole strutture nelle giuste condizioni. Chaobin He dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering di Singapore e collaboratori hanno sviluppato un metodo robusto per sintetizzare nanoparticelle di PLA utilizzando la tecnologia dei copolimeri e una "nanogabbia" rigida in silicio.

Durante la polimerizzazione, Il PLA si forma in uno dei due composti speculari, noto come tipo L o tipo D (vedi immagine). Quando i chimici mescolano insieme catene di PLA di tipo L e D, le loro forme complementari si intrecciano attraverso un processo noto come stereocomplessazione. Recentemente, i chimici hanno scoperto che la costruzione di catene di PLA contenenti "blocchi" discreti di composti L e D porta un controllo senza precedenti sulla formazione delle nanoparticelle, consentendo loro di produrre forme distinte.

Sebbene la stereocomplessazione migliori gli attributi meccanici delle nanoparticelle di PLA, molti di questi composti si aggregano indesideratamente dopo pochi giorni in acqua. Lui e il suo team hanno studiato se potevano mantenere la forma delle nanoparticelle usando silsequiossano, una struttura rigida e piccola di atomi di silicio-ossigeno che ha un forte record di aumentare la forza del polimero a livello molecolare.

Dopo aver collegato il silsequiossano alle singole catene di PLA di tipo L e D, i ricercatori hanno utilizzato un processo chiamato polimerizzazione radicale a trasferimento atomico per generare copolimeri ibridi organico-inorganici con segmenti PLA e silsequiossano ben definiti. Quando hanno mescolato due copolimeri a blocchi con segmenti L- e D-PL complementari in solventi organici polari che trattengono leggere cariche elettriche, le catene si autoassemblano in sfere su scala nanometrica. Poiché i copolimeri senza corrispondenti segmenti L e D sono rimasti in soluzione nelle stesse condizioni, il team ha dedotto che la stereocomplessazione è la forza primaria che guida la formazione delle nanoparticelle.

Gli esperimenti hanno rivelato che le nanogabbie di silicio hanno notevolmente migliorato la stabilità delle nanoparticelle di PLA:anche dopo un mese in soluzione acquosa diluita, questi composti ibridi hanno mantenuto le loro forme uniche. Per di più, il team ha scoperto che l'incorporazione di unità di silsequiossano più lunghe nelle catene di PLA ha causato l'assemblaggio delle nanoparticelle in sfere più piccole. Secondo lui, ciò suggerisce che il costituente inorganico può influenzare la probabilità di stereocomplessazione, scoperte che aprono opportunità per regolare con precisione le dimensioni e la forma delle nanoparticelle.

Lui e i suoi collaboratori prevedono che le loro nanoparticelle potrebbero migliorare le proprietà della plastica PLA utilizzata per gli impianti medici agendo come nuove sostanze "riempitive". Spiega che i minuscoli composti dovrebbero migliorare l'adesione dell'interfaccia all'interno di grandi fogli di PLA, aumentando così la sua duttilità e tenacità.