Suomalaiset tutkijat mukana kehittämässä synteettisiä biomateriaaleja
27.05.2010
Kansainvälinen tutkijaryhmä on valmistanut joukon synteettisiä biomateriaaleja, ns. Janus-molekyylejä, jotka mimikoivat solukalvoja. "Dendrimeerisomit" voivat mahdollistaa muun muassa syöpälääkkeiden kuljetuksen turvallisesti ihmisen elimistöön. Tutkimus julkaistiin Science-lehdessä 21.5.
Pennsylvanian yliopiston (Philadelphia, USA) professori Virgil Percecin johtamassa tutkimuksessa on mukana myös Aalto-yliopiston teknillisen korkeakoulun fysiikan laitoksen tutkija FT Sami Nummelin. Nummelinin ja professori Percecin yhteistyö alkoi jo v. 2000, jolloin Nummelin työskenteli ensimmäistä kertaa Percecin tutkimusryhmässä. Percec on vastaavasti vieraillut Teknillisessä korkeakoulussa (Molekyylimateriaalit) ja Jyväskylän Nanoscience Centerissä (Akatemiaprofessori Kari Rissanen), joka on toinen suomalaisista yhteistyökumppaneista FT Jarmo Ropposen ohella (nykyisin VTT, Espoo).
Janus-molekyylit (Org. Lett. 2004, 6, 2495) ovat säännöllisesti haaroittuneita puumaisia molekyylejä, joiden toinen pää on hydrofiilinen ja toinen hydrofobinen (vettä hyljeksivä). Tutkimuksessa esitetään ensimmäistä kertaa amfifiilisistä dendrimeereistä muodostuvien liposomien sekä muiden kompleksisten nanorakenteiden valmistus, rakenteet, itsejärjestyminen ja mekaaniset ominaisuudet.
"Dendrimeerisomien" sisällä voidaan kuljettaa syöpälääkkeiden lisäksi mm. proteiineja sekä geeniterapia-, kuvantamis- tai diagnostiikkayhdisteitä ohjatusti solukalvon läpi.
Dendrimeerisomeissa yhdistyvät "polymeerisomien" (blokkikopolymeereistä rakennettu liposomi) stabiilisuus ja mekaaniset ominaisuudet sekä kahdesta vastakkaisesta fosfolipidikerroksesta muodostuneiden liposomien biologiset funktiot. Uusi nanorakenne on kuitenkin edellämainittuja huomattavasti stabiilimpi eri ympäristöissä ja lämpötiloissa, kooltaan lähes homogeeninen, helppo valmistaa ja funktionalisoida.
– Pallopinta voidaan räätälöidä eri käyttökohteisiin ilman, että se vaikuttaa rakenteen itsejärjestymiseen, toteaa Nummelin.
Raportoidut dendrimeerisomit ovat erityisen lupaavia rakenteita nanolääketieteen sovelluksiin, koska niiden muodostaman membraanin paksuus (5-8 nm) on hyvin lähellä luonnon fosfolipidikalvojen paksuutta.
– Tämä mahdollistaa biologisten materiaalien, esimerkiksi reseptorien tai integraalisten kalvoproteiinien liittämisen nanorakenteeseen, kuvailee Nummelin.
Janus-dendrimeerejä syntetisoitiin kaikkiaan 107 erilaista rakennetta. Silti todelliseen läpimurtoon eli kaupallisen tuotteen kehittämiseen tarvitaan vielä paljon lisää työtä sekä onnea.
– Jatkamme tutkimusta edelleen monitieteisen tutkimuskonsortion voimin. Näin pitkälle olemme päässeet yhdistämällä kemistien, biologien ja fyysikoiden erityisosaamista, summaa Nummelin.
Lisätietoja:
FT Sami Nummelin
molekyylimateriaalit, teknillisen fysiikan laitos
sami.nummelin [at] tkk [dot] fi, puh 09-470 22537 tai 050-522 4595
