Les médicaments à base de protéines montrent une activité prometteuse contre de nombreuses cibles difficiles à traiter. Faire passer ces biomolécules au-delà des nombreuses défenses de l'organisme, cependant, nécessite une technologie innovante telle que les nanoparticules d'administration de médicaments. L'acide polylactique (PLA) est un candidat potentiel car il est non toxique, biodégradable, et s'assemble spontanément en de minuscules structures dans les bonnes conditions. Chaobin He de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR à Singapour et ses collègues ont développé une méthode robuste pour synthétiser des nanoparticules de PLA à l'aide de la technologie des copolymères et d'une « nanocage » rigide en silicium.

Lors de la polymérisation, Le PLA se transforme en l'un des deux composés à image miroir, connu sous le nom de type L ou de type D (voir image). Lorsque les chimistes mélangent des chaînes PLA de type L et D, leurs formes complémentaires s'imbriquent grâce à un processus connu sous le nom de stéréocomplexation. Récemment, Les chimistes ont découvert que la construction de chaînes PLA contenant des « blocs » discrets de composés L et D apporte un contrôle sans précédent sur la formation de nanoparticules, leur permettant de produire des formes distinctes.

Bien que la stéréocomplexation améliore les attributs mécaniques des nanoparticules de PLA, beaucoup de ces composés s'agrègent de manière indésirable après quelques jours dans l'eau. Lui et son équipe ont cherché à savoir s'ils pouvaient conserver la forme des nanoparticules à l'aide de silséquioxane, une structure rigide et petite d'atomes de silicium et d'oxygène qui a de solides antécédents d'augmentation de la résistance des polymères au niveau moléculaire.

Après avoir connecté le silsequioxane à des chaînes PLA individuelles de type L et D, les chercheurs ont utilisé un processus appelé polymérisation radicalaire par transfert d'atomes pour générer des copolymères hybrides organiques-inorganiques avec des segments PLA et silsequioxane bien définis. Lorsqu'ils ont mélangé deux copolymères séquencés avec des segments L- et D-PLA complémentaires dans des solvants organiques polaires qui retiennent de légères charges électriques, les chaînes se sont auto-assemblées en sphères nanométriques. Parce que les copolymères sans segments L et D correspondants sont restés en solution dans les mêmes conditions, l'équipe en a déduit que la stéréocomplexation est la principale force à l'origine de la formation de nanoparticules.

Les expériences ont révélé que les nanocages de silicium amélioraient considérablement la stabilité des nanoparticules de PLA :même après un mois en solution aqueuse diluée, ces composés hybrides ont conservé leurs formes uniques. Par ailleurs, l'équipe a découvert que l'incorporation d'unités de silséquioxane plus longues dans les chaînes de PLA provoquait l'assemblage des nanoparticules en sphères plus petites. D'après Lui, cela suggère que le constituant inorganique peut influencer la probabilité de stéréocomplexation, des résultats qui ouvrent des opportunités pour régler avec précision la taille et la forme des nanoparticules.

Lui et ses collègues prévoient que leurs nanoparticules pourraient améliorer les propriétés des plastiques PLA utilisés pour les implants médicaux en agissant comme de nouvelles substances de « remplissage ». Il explique que les minuscules composés devraient améliorer l'adhérence interfaciale à l'intérieur de grandes feuilles de PLA, augmentant ainsi sa ductilité et sa ténacité.