I nanomotori sono dispositivi molecolari o su scala nanometrica che possono muoversi attraverso un mezzo biologico convertendo l'energia chimica in movimento, e può essere utilizzato per la somministrazione di farmaci a specifiche parti del corpo. Tipicamente, i nanomotori utilizzano biomolecole per la propulsione. Però, queste molecole possono subire la degradazione quando nel corpo. Ricercatori dell'Institute for Complex Molecular Systems (ICMS) della Eindhoven University of Technology (TU/e) insieme a ricercatori della Soochow University, Università di Swansea, e l'Istituto di bioingegneria della Catalogna (IBEC) hanno sviluppato un nuovo approccio ibrido per nanomotori biodegradabili in cui le nanoparticelle inorganiche immagazzinate nei nanomotori aiutano a spingere i nanomotori. Questo studio è stato pubblicato sulla rivista Nano lettere .

Un'area emergente della biomedicina attualmente in fase di esplorazione è l'uso di particelle motorizzate che trasportano i farmaci nei tessuti malati. Per funzionare correttamente, queste particelle devono essere biocompatibili, biodegradabile, e abbastanza piccoli da circolare e viaggiare dove sono necessari.

Un recente articolo pubblicato su Nano lettere descrive l'ingegneria e la funzionalità di un nanomotore che soddisfa tutti questi requisiti. Questa struttura ibrida, che è composto da un esterno organico, si spinge utilizzando una nanoparticella inorganica che funge da motore che i ricercatori hanno sintetizzato all'interno del nanomotore. La ricerca è stata condotta da Jan van Hest e Loai Abdelmohsen dell'Institute for Complex Molecular Systems di TU/e ​​in collaborazione con Samuel Sánchez dell'Institute for Bioengineering of Catalonia (IBEC) di Barcellona, così come ricercatori con sede in Cina e nel Regno Unito.

Nanomotore innovativo

L'innovativo nanomotore ibrido è composto da una struttura chiamata stomatocita, assemblato da poli(etilenglicole)-poli(D, L-lattide) (PEG-PDLLA) elementi costitutivi, che è caricato con biossido di manganese, il motore per il nanomotore. Gli stomatociti del copolimero a blocchi PEG-PDLLA sono strutture a forma di ciotola e hanno una cavità interna cava con una piccola apertura verso l'ambiente esterno. Ricerche precedenti hanno dimostrato la capacità di queste particelle di confinare e proteggere un motore o carburante all'interno della cavità, che può quindi essere catalizzato per stimolare il movimento attraverso ambienti biologici complessi.

Sintetizzato nel nanomotore

Il presente lavoro offre un nuovo approccio:il motore del biossido di manganese è sintetizzato all'interno del nanomotore degli stomatociti. Quando questo motore a base inorganica reagisce con il perossido di idrogeno, crea nanobolle di ossigeno che vengono espulse dalla piccola apertura dello stomatocita, e quindi spinge la struttura nella direzione opposta. Perossido di idrogeno, che è tossico per le cellule, è altamente espresso nei microambienti tumorali. Gli stomatociti possono anche essere riutilizzati purché il motore all'interno della loro cavità rimanga funzionante, e se non in uso, il motore non "sfugge" dall'apertura anche dopo un periodo di tre mesi.

La struttura ibrida descritta è completamente biocompatibile e biodegradabile, a causa del suo esterno organico. Inoltre, i nanomotori potrebbero essere impiegati come piattaforme multimodali e c'è il potenziale per controllare le particelle a distanza con segnali esterni come campi magnetici o luce. In altre parole, questi nuovi composti ibridi mostrano le migliori caratteristiche delle nano-architetture inorganiche e organiche. Questo studio apre la strada a un'ulteriore esplorazione dei nanomotori autonomi e delle loro numerose potenziali applicazioni in biomedicina.