Neue Polymere zeigen Interaktion mit Zellen

Eine Neuentwicklung in der biomedizinischen Forschung könnte die Tür zu einer Vielzahl neuer Anwendungen öffnen

Wissenschaftlern der Universität Bayreuth haben festgestellt, dass bestimmte Polymere, genannt Polyanionen, auf eine einzigartige Weise in Zellen eindringen können, ohne Schaden zu verursachen.

Die Studienergebnisse, die im Fachmagazin „ACS Polymers Au“ veröffentlicht wurde, können dazu beitragen, Wirkstoffe zielgerichteter in Zellen zu transportieren.

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Ein Forscher-Team um Prof. Dr. Meike Leiske, Juniorprofessorin in der Makromolekularen Chemie an der Universität Bayreuth, hat untersucht, wie Polymere dazu genutzt werden können, Wirkstoffe von Medikamenten genau an den Ort im Körper zu bringen, wo sie gebraucht werden.

Dafür haben sie eine neue Art von aminosäurefunktionalisierter Polymeren hergestellt.

Es wurden Aminosäuren – organische Verbindungen, aus denen zum Beispiel Proteine (Eiweiße) oder Hormone aufgebaut – an Polymere angebracht. Diese neuartigen Polymere können sich langsam an Zellen binden und sich in der Zellmembran anreichern. Dies eröffnet spannende Möglichkeiten für die Entwicklung neuer medizinischer Anwendungen.

In der aktuellen Studie von Prof. Dr. Meike Leiske, Juniorprofessorin in der Makromolekularen Chemie an der Universität Bayreuth, wurden Polyanionen hergestellt, die aus Aminosäuren abgeleitet sind und unterschiedliche Alkylseitenketten aufweisen.

Diese Polyanionen wurden durch eine spezielle chemische Synthesemethode erzeugt, um definierte Eigenschaften zu erhalten.

Die Forscher konnten zeigen, dass diese Polymere eine ähnliche ionische Ladung wie die bekannten Polyacrylsäuren besitzen, während sie aber unterschiedlich hydrophob, also wassermeidend, sind.

Die Wechselwirkungen zwischen Polyanionen und Zellen wurden in der Studie, die im Fachmagazin ACS Polymers Au veröffentlich wurde, eingehend untersucht.

Es stellte sich heraus, dass die Polymere sich langsam an die Zellen binden und sich in der Zellmembran anreichern können. Insbesondere die Polyanionen mit einer höheren Hydrophobie zeigten eine stärkere Bindung an die Zellen.

„Normalerweise interagieren Polyanionen nur sehr langsam oder gar nicht mit unseren Zellen, da sie wie unsere Zellmembran auch eine negative Ladung haben. Durch die Nutzung von etwas hydrophoberen Aminosäuren waren wir in der Lage, die Polymere so zu gestalten, dass sie sich in die Zellmembran einlagern – das passiert normalerweise nicht – bevor sie letztendlich aufgenommen werden“, erklärt Prof. Dr. Meike Leiske.

Diese bahnbrechende Forschung zeigt das Potenzial von Polymeren, die aus natürlichen Aminosäuren abgeleitet sind. Die Vielfalt dieser Materialien eröffnet neue Wege für die Anpassung ihrer Eigenschaften für verschiedene medizinische Zwecke.

„Die Entdeckung, dass Polyanionen auf eine schonende Weise in Zellen eindringen können, ohne sie zu schädigen, eröffnet neue Möglichkeiten für die biomedizinische Forschung. Diese Erkenntnis unterstreicht, das maßgeschneiderte Polymere, z.B. auf der Basis von Aminosäuren, dazu beitragen könnten, innovative Ansätze für biomedizinische Anwendungen zu entwickeln“, sagt Leiske.

Quelle:
Universität Bayreuth - Mitteilung vom 4. April 2024

Originalpublikation:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acspolymersau.3c00048