Illustration schématique de l'ouvrage. Crédit :John Wiley &Sons, Inc.
Des chercheurs de l'Université de Tohoku au Japon ont collaboré avec d'autres pour développer un moyen simple de créer et de fonctionnaliser des particules de polymère de type virus qui ont diverses nanostructures. La collaboration comprend des chercheurs de l'Université du Michigan aux États-Unis et du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en Allemagne.
Le contrôle géométrique des enzymes, les anticorps et autres protéines sur les particules de polymère sont essentiels pour réaliser les réactions en cascade observées dans un corps vivant; des systèmes d'immunodosage hautement sensibles; et des systèmes d'administration de médicaments hautement efficaces. Étant donné que les réactions enzymatiques se produisent étape par étape le long d'enzymes alignées, les formations de tels réseaux d'enzymes sont cruciales pour la réalisation des particules.
Dans les systèmes de dosage immunologique et les systèmes d'administration de médicaments utilisant des particules de polymère, la densité et l'alignement des anticorps sur les particules sont des facteurs très importants pour atteindre des sensibilités élevées. Un virus est une particule idéale compte tenu de ses nanostructures et de ses groupes fonctionnels géométriquement contrôlés. Cependant, le contrôle structurel et la modification chimique sélective des particules de polymère synthétique étaient jusqu'à présent inaccessibles en raison de leurs voies de synthèse compliquées.
Les copolymères diblocs forment des structures à séparation de phases à l'échelle nanométrique, et les compositions macromoléculaires peuvent contrôler les structures et les périodicités. Dans la présente étude, Guillaume Delaittre et ses collaborateurs du KIT ont réussi à synthétiser des copolymères diblocs hydrophobes à blocs fonctionnalisés. Divya Varadharajan du KIT et Hiroshi Yabu de l'Université de Tohoku ont converti ces copolymères diblocs en particules nanostructurées en utilisant une méthode de nanoprécipitation qu'ils ont développée.
(A) Représentation schématique du bloc fonctionnalisé des nanoparticules rayées avec de la cystéine. (B) Image STEM en champ sombre de nanoparticules :les parties lumineuses (PI-1-3) représentent le segment polyisoprène (PI); les régions sombres représentent le segment polystyrène (PS). (C) et (D) Analyse élémentaire de la région PI non fonctionnalisée et de la région PS fonctionnalisée, respectivement. (E) Carte de pixels de valeur de gris obtenue en intégrant la zone dans la région marquée en (B) montrant les segments PS PS-1-2 et les segments PI PI-1-3 montrant des piles alternatives de S (rouge) et Os (vert) qui représentent respectivement les segments PS et PI. Toutes les barres d'échelle représentent 50 nm. Crédit :John Wiley &Sons, Inc.
Modification des conditions de préparation, tailles et morphologies des particules abouties à core-shell, lamelles empilées, et d'autres morphologies trouvées. La structure à lamelles empilées, dans lequel les deux phases polymères sont exposées aux surfaces des particules, a été choisi pour la modification chimique sélective.
Pour visualiser la modification chimique sélective du site des particules, des colorants fluorescents ont été fixés sur la seule phase polymère. Joerg Lahann de l'Université du Michigan a identifié cette modification chimique en observant la fluorescence en forme d'anneau à partir de nanodisques provenant du démontage de lamelles empilées. Lahann a utilisé la microscopie à déplétion par émission stimulée (STED) dans son travail, qui est l'une des méthodes de microscopie super-résolvante.
