Le nouveau développement, récemment rapporté dans la revue scientifique Communications Nature, était dirigée par Christopher Li, PhD, professeur au Drexel's College of Engineering, dont les recherches se sont concentrées sur l'ingénierie des structures polymères pour des applications spéciales, en collaboration avec Bin Zhao, PhD, professeur au département de chimie de l'Université du Tennessee, Knoxville.
Leur travail montre comment ces structures, comme les sphères de cristal polymère, peuvent être formées simplement en mélangeant des produits chimiques dans une solution – plutôt qu'en manipulant physiquement leur croissance.
La plupart des cristaux se développent de façon régulière, si vous pensez aux flocons de neige, il y a une symétrie de translation qui guide la cellule unitaire se répétant tout au long du flocon cristallin. Ce que nous avons découvert est un moyen de manipuler chimiquement la structure macromoléculaire afin que cette symétrie de traduction soit brisée lorsque la molécule cristallise. «
Cela signifie que nous pouvons contrôler la forme globale du cristal tel qu'il se forme – ce qui est un développement très excitant, à la fois pour sa signification scientifique et les implications qu'il pourrait avoir pour la production de masse de thérapies ciblées.
Christopher Li, PhD, professeur, College of Engineering, Drexel University
La technique que Li utilise pour contraindre ce qui serait normalement un cristal en forme de flocons à se dresser dans une sphère s'appuie sur ses travaux précédents avec des polymères qui ressemblent à des brosses et des cristaux de polymère formés à partir de gouttelettes d'émulsion. L'incorporation de ces polymères flexibles de « flacon-brosse » comme système structurel du cristal, permet à Li de façonner sa croissance en ajustant les « poils » de la brosse.
« Un polymère de brosse à bouteille a des poils de doublure entourant une colonne vertébrale, ce que nous avons découvert, c'est que nous pouvons faire plier cette colonne vertébrale lors de la cristallisation en plaçant des poils sur un côté », a déclaré Li. « Cela définit le motif qui se répète à mesure que le cristal grandit – donc au lieu de se développer à plat, il se courbe en trois dimensions pour former une sphère. »
Cela signifie que la quantité de polymères de poils dans la solution déterminera combien la colonne vertébrale du pinceau se plie et donc la forme et la taille de la boule de cristal.
L'équipe de Li indique également comment interrompre la formation du cristal, laissant des trous dans la sphère qui pourraient être utiles pour insérer une charge utile médicinale pendant le processus de fabrication. Une fois rempli, il peut être fermé avec des polymères adaptés pour aider à le diriger vers sa cible dans le corps.
« Nous travaillons à cette réalisation depuis un certain temps », a déclaré Li. « Cette cristallographie sphérique se manifeste dans des structures robustes que nous voyons dans la nature, des coquilles d'œufs aux capsides virales, nous pensons donc que c'est la forme idéale pour survivre aux rigueurs de l'administration de médicaments dans le corps. Pouvoir contrôler les propriétés du cristal comme il forme est une étape importante vers la réalisation de cette application. «
La source:
Référence de la revue:
Qi, Hao., et al. (2020) Briser la symétrie translationnelle via la surpopulation de la chaîne polymère dans la cristallisation moléculaire au pinceau. Communications de la nature. est ce que je.
