In de VS zijn moleculaire bouwstenen ontwikkeld die nanobolletjes vormen met wanden die uit meerdere lagen bestaan. Net uien, schrijven Virgil Percec en collega’s van de University of Pennsylvania in PNAS.

De publicatie borduurt voort op werk dat in 2010 in Science verscheen. De bouwstenen zijn zogeheten Janus-dendrimeren. Dendrimeren zijn polymeerketens die zichzelf een aantal malen vertakken zodat je een soort boomvorm krijgt. De Janusvorm bestaat als het ware uit twee bomen met de wortels tegen elkaar, waarbij één boom waterafstotend (hydrofoob) is en de andere hydrofiel.

Zulke Janus-dendrimeren lijken moleculair gezien sterk op de fosfolipiden waaruit celmembranen bestaan. Die hebben immers ook een hydrofoob en een hydrofiel uiteinde. En net zoals die fosfolipiden zichzelf assembleren tot dubbelwandige bolletjes (‘liposomen’) assembleren de dendrimeren zich tot ‘dendrimersomen’. Het verschil is dat je je dendrimeren zelf kunt ontwerpen, en dat je dus zelf in de hand hebt hoe groot je bolletjes worden en hoe stabiel ze zullen zijn onder de condities waaronder je ze wilt gebruiken.

Percecs nieuwste publicatie maakt duidelijk dat je ze ook zo kunt ontwerpen dat de zelfassemblage niet stopt na de vorming van de eerste dubbellaag, maar doorgaat totdat je maximaal een stuk of 20 dubbellagen om elkaar heen hebt. Opnames met cryo-transmissie-elektronenmicroscopie laten zien dat het aantal schillen van de nano-uitjes eigenlijk alleen afhankelijk is van de gekozen dendrimeerconcentratie, en dat je het gemiddelde aantal dus vrij nauwkeurig kunt instellen.

De assemblage verloopt daarbij net zo automatiusch als bij de oorspronkelijke dendrimersomen: je hoeft alleen maar de aangepaste dendrimeren op te lossen in een organisch oplosmiddel, dat je vervolgens injecteert in water.

Percec denkt ze onder meer te gebruiken als medicijnverpakking. Het aantal wanden bepaalt tevens de buitendiameter, en die kun je dus zo instellen dat de bolletjes op bepaalde plekken in de haarvaten blijven hangen.

Ook blijft tussen de schillen van de ui voldoende ruimte over voor ‘kleine’ moleculen met therapeutische eigenschappen. Je zou dus kunnen denken aan een getrapte medicijnafgifte waarbij de moleculen in de buitenste lagen als eerste vrijkomen en de dieper liggende inhoud pas dagen later.

Daarnaast kun je denken aan modellen voor bepaalde biologische systemen die van nature meerlaags wanden vertonen, zoals Gram-negatieve bacteriën en myelineschedes rond zenuwbanen.

bron: University of Pennsylvania, PNAS