En biotecnología , los polimerosomas [1] son una clase de vesículas artificiales , pequeñas esferas huecas que encierran una solución. Polímerosomas se hacen usando anfifílicos de bloques sintético copolímeros para formar la membrana de la vesícula, y tienen radios que van desde 50 nm a 5 micras o más. [2] La mayoría de los polimerosomas reportados contienen una solución acuosa en su núcleo y son útiles para encapsular y proteger moléculas sensibles, como medicamentos, enzimas, otras proteínas y péptidos, y ADN y ARN.fragmentos. La membrana polimérica proporciona una barrera física que aísla el material encapsulado de los materiales externos, como los que se encuentran en los sistemas biológicos.
Los sintosomas son polimerosomas diseñados para contener canales ( proteínas transmembrana ) que permiten que ciertas sustancias químicas pasen a través de la membrana, dentro o fuera de la vesícula. Esto permite la recolección o modificación enzimática de estas sustancias. [3]
El término "polimerosoma" para vesículas fabricadas a partir de copolímeros de bloque se acuñó en 1999. [1] Los polimerosomas son similares a los liposomas , que son vesículas formadas a partir de lípidos naturales . Aunque tienen muchas de las propiedades de los liposomas naturales, los polimerosomas exhiben una mayor estabilidad y una permeabilidad reducida. Además, el uso de polímeros sintéticos permite a los diseñadores manipular las características de la membrana y así controlar la permeabilidad, las velocidades de liberación, la estabilidad y otras propiedades del polimerizado.
Preparación
Se han usado varias morfologías diferentes del copolímero de bloques usado para crear el polimerosoma. Los más utilizados son los copolímeros lineales dibloque o tribloque. En estos casos, el copolímero de bloques tiene un bloque que es hidrófobo ; el otro bloque o bloques son hidrófilos . Otras morfologías utilizadas incluyen copolímeros de peine, [4] [5] donde el bloque principal es hidrófilo y las ramas del peine son hidrófobas, y copolímeros de bloque dendronizados , [6] donde la porción de dendrímero es hidrófila.
En el caso de los copolímeros dibloque, peine y dendronizado, la membrana polimerizada tiene la misma morfología bicapa de un liposoma, con los bloques hidrófobos de las dos capas enfrentados entre sí en el interior de la membrana. En el caso de los copolímeros tribloque, la membrana es una monocapa que imita una bicapa, el bloque central desempeña el papel de los dos bloques hidrófobos enfrentados de una bicapa. [7]
En general, se pueden preparar mediante los métodos utilizados en la preparación de liposomas. Rehidratación de película, método de inyección directa o método de disolución.
Usos
Los polimerosomas que contienen enzimas activas y que proporcionan una forma de transportar selectivamente sustratos para la conversión de esas enzimas se han descrito como nano-reactores. [8]
Se han utilizado polimerosomas para crear sistemas de administración de fármacos de liberación controlada . [9] Similar a recubrir liposomas con polietilenglicol , los polimerosomas pueden hacerse invisibles para el sistema inmunológico si el bloque hidrófilo consiste en polietilenglicol. [10] Por lo tanto, los polimerosomas son portadores útiles para la medicación dirigida.
Para aplicaciones in vivo , los polimerosomas están limitados de facto al uso de polímeros aprobados por la FDA , ya que es poco probable que la mayoría de las empresas farmacéuticas desarrollen polímeros nuevos debido a problemas de costos. Afortunadamente, hay varios polímeros de este tipo disponibles, con propiedades variables, que incluyen:
Bloques hidrofílicos
- Polietilenglicol (PEG / PEO) [9] [11]
- Poli (2-metiloxazolina) [7]
Bloques hidrofóbicos
- Polidimetilsiloxano (PDMS) [7]
- Poli (caprolactona (PCL) [9] [11]
- Poli (lactida) (PLA) [9] [11]
- Poli (metacrilato de metilo) (PMMA) [12]
Si se reticulan suficientes moléculas de copolímero de bloque que forman un polimerosoma , el polimerosoma se puede convertir en un polvo transportable. [2]
Los polimerosomas se pueden usar para hacer una célula artificial si se agregan hemoglobina y otros componentes. [13] [14] La primera célula artificial fue hecha por Thomas Chang . [15]
Ver también
- Biología Celular)
- Liposoma
- Polímero
- Copolímero
- Célula artificial
Referencias
- ^ a b Discher BM; Won YY; Ege DS; Lee JC; Bates FS; Discher DE; Hammer DA Science (1999), 284 (5417), 1143-6.
- ^ a b Discher BM, Bermudez H, Hammer DA, Discher DE, Won YY, Bates FS Journal of Physical Chemistry B (2002), 106 (11), 2848-2854
- ^ Onaca, Ozana; Madhavan Nallani; Saskia Ihle; Alexander Schenk; Ulrich Schwaneberg (agosto de 2006). "Nanocompartimentos funcionalizados (sintosomas): limitaciones y aplicaciones prospectivas en biotecnología industrial". Revista de biotecnología . 1 (7–8): 795–805. doi : 10.1002 / biot.200600050 . PMID 16927262 . S2CID 28644222 .
- ^ Durand, Geraldine G .; Holder, Simon J .; Yeoh, Chert tsun. Abstracts of Papers, 229th ACS National Meeting, San Diego, CA, Estados Unidos, 13-17 de marzo de 2005 (2005), POLY-018
- ^ Qi, Hongfeng; Zhong, Chongli. Revista de química física B (2008), 112 (35), 10841-10847
- ^ Yi, Zhuo; Liu, Xuanbo; Jiao, Qing; Chen, Erqiang; Chen, Yongming; Xi, Fu. Journal of Polymer Science, Parte A: Química de polímeros (2008), '46' (12), 4205-4217
- ^ a b c Nardin, C; Hirt, T; Leukel, J; Meier, W Langmuir , 16 , 1035-1041
- ^ Nardin, Corinne; Thoeni, Sandra; Widmer, Jorg; Winterhalter, Mathias; Meier, Wolfgang. Comunicaciones químicas (Cambridge) (2000), (15), 1433-1434
- ^ a b c d Ahmed, Fariyal; Discher, Dennis E. Journal of Controlled Release (2004), 96 (1), 37-53
- ^ Tiempos de circulación de vesículas pegiladas: uniendo biología y física de polímeros. Fotos P, Parthasarathy R, Discher B, Discher DE, Abstracts, 36th Middle Atlantic Regional Meeting of the American Chemical Society, Princeton, NJ, Estados Unidos, 8-11 de junio (2003), 175 . Editorial: Sociedad Química Estadounidense , Washington, D. C
- ↑ a b c Rameez S, Alosta H, Palmer AF, Bioconjugate Chemistry 2008, 19 , 1025
- ^ Ayres, L; Hans, P; Adams, J; Loewik, DWPM; van Hest, JCM Journal of Polymer Science, Parte A: Química de polímeros (2005), 43 (24), 6355-6366
- ^ Meng F, Engbers GHM, Feijen J, Diario de lanzamiento controlado (2005), 101 (1-3), 187-198
- ^ https://science.nasa.gov/headlines/y2003/29may_polymersomes.htm
- ^ Chang TM; Poznansky MJ Revista de investigación de materiales biomédicos (1968), 2 (2), 187-99.