Des chercheurs de la Case Western Reserve University ont reçu une bourse de 540 $, 000 000 subventions fédérales pour concevoir des méthodes de construction de structures minuscules adaptées pour administrer avec précision des médicaments aux tumeurs ou transporter des colorants qui aident les technologies d'imagerie à détecter les maladies, créer des nanofils et des nanoélectroniques plus performants, et plus.

La construction de structures définies avec précision à l'échelle nanométrique s'est avérée un défi pour les chimistes. Pour offrir contrôle et précision, les chercheurs proposent de construire des nanostructures polymères complexes sur des échafaudages constitués de virus végétaux, de minuscules organismes qui infectent les cellules végétales mais sont bénins à l'extérieur de la plante.

Jon Pokorski, professeur assistant en sciences et ingénierie macromoléculaires, et Nicole Steinmetz, professeur assistant en génie biomédical, utilisera la subvention de trois ans de la National Science Foundation's Macromolecular, Programme supramoléculaire et nanochimie pour tester trois méthodes de synthèse de nanostructures en forme de bâtonnet.

Typiquement, les scientifiques construisent des nanopolymères à partir de petites chaînes polymères qui s'auto-assemblent et sont utilisées pour fabriquer des films, supercristaux et dispositifs d'administration de médicaments. Mais il y a toujours des imperfections dans l'assemblage.

« En utilisant un modèle, le virus, nous pouvons produire un revêtement polymère uniformément dispersé qui offre des propriétés plus cohérentes et plus efficaces, " a déclaré Pokorski. "Et c'est très modulaire; il peut être appliqué à de nombreuses utilisations."

En contrôlant la taille et les caractéristiques de surface, ils espèrent réduire ou éliminer les effets secondaires toxiques qui peuvent être causés par ces deux propriétés lors de l'administration du médicament, il a dit.

Steinmetz, une personne nommée à la Case Western Reserve School of Medicine, construira les modèles en utilisant le virus de la mosaïque du tabac. Au lieu de faire des sphères, le but est de fabriquer des matériaux beaucoup plus longs que larges, matériaux dits "à aspect élevé".

"La propriété physique les rend plus utiles pour les nanofils et l'électronique et les applications dans le corps, " elle a dit.

Les particules du virus du tabac mesurent environ 300 nanomètres sur 18 nanomètres, mais Steinmetz contrôlera les tailles en utilisant le génie génétique, "ce qui nous donne plus de contrôle que ce que nous pourrions avoir en utilisant des méthodes de production purement chimiques, " elle a dit.

Pokorski ajoutera des polymères. La forme de la tige permet à un polymère ayant une fonction, comme transporter des médicaments, d'être attaché à une extrémité, et un autre avec une fonction différente, telle que le transport d'un colorant d'imagerie, à l'autre.

"Ou, " il expliqua, "nous pouvons cultiver un polymère à l'extérieur et un polymère différent à l'intérieur parce que le virus de la plante est un tube creux."

En plus d'utiliser des nanoparticules comme véhicules pour transporter des médicaments vers des cibles spécifiques, ils pourraient être utilisés comme connecteurs électriques, remplacer les nanotubes de carbone utilisés pour relier la nanoélectronique.