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polimerosoma

En biotecnología , los polimerosomas [1] son ​​una clase de vesículas artificiales , pequeñas esferas huecas que encierran una solución. Los polimerosomas se fabrican utilizando copolímeros de bloques sintéticos anfífilos para formar la membrana de la vesícula y tienen radios que varían de 50 nm a 5 μm 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 fármacos, enzimas, otras proteínas y péptidos, y fragmentos de ADN y ARN . La membrana polimérica proporciona una barrera física que aísla el material encapsulado de 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 hacia dentro o fuera de la vesícula. Esto permite la recolección o modificación enzimática de estas sustancias. [3]

El término "polimerosoma" para las vesículas hechas de copolímeros en bloque se acuñó en 1999. [1] Los polimerosomas son similares a los liposomas , que son vesículas formadas a partir de lípidos naturales . Si bien 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 tasas de liberación, la estabilidad y otras propiedades del polimerosoma.

Preparación

Se han utilizado varias morfologías diferentes del copolímero en bloque utilizado para crear el polimerosoma. Los más frecuentemente 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 de peine son hidrófobas, y copolímeros de bloque dendronizados , [6] donde la porción del dendrímero es hidrófila.

En el caso de copolímeros dibloque, peine y dendronizados, la membrana polimérica tiene la misma morfología bicapa de un liposoma, con los bloques hidrofóbicos de las dos capas enfrentados en el interior de la membrana. En el caso de los copolímeros tribloque, la membrana es una monocapa que imita una bicapa, y el bloque central desempeña el papel de los dos bloques hidrofóbicos enfrentados de una bicapa. [7]

En general, pueden prepararse mediante los métodos utilizados en la preparación de liposomas. Rehidratación de la 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 su conversión mediante esas enzimas se han descrito como nanorreactores. [8]

Los polimerosomas se han utilizado para crear sistemas de administración de fármacos de liberación controlada . [9] De manera similar al recubrimiento de liposomas con polietilenglicol , los polimerosomas pueden volverse invisibles para el sistema inmunológico si el bloque hidrófilo consiste en polietilenglicol. [10] Por lo tanto, los polimerosomas son portadores útiles para medicamentos dirigidos.

Para aplicaciones in vivo , los polimerosomas están de facto limitados al uso de polímeros aprobados por la FDA , ya que es poco probable que la mayoría de las empresas farmacéuticas desarrollen polímeros novedosos debido a cuestiones de costos. Afortunadamente, existen varios polímeros de este tipo disponibles, con diferentes propiedades, entre las que se incluyen:

Bloques hidrófilos

Bloques hidrofóbicos

Si se reticulan suficientes moléculas de copolímero en bloque que forman un polimerosoma , el polimerosoma se puede convertir en un polvo transportable. [2]

Los polimerosomas se pueden utilizar para fabricar una célula artificial si se añaden hemoglobina y otros componentes. [13] [14] La primera célula artificial fue fabricada por Thomas Chang . [15]

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Discher BM; Ganó AA; Ege DS; Lee JC; Bates FS; Discher DE; Hammer DA Science (1999), 284 (5417), 1143-6.
  2. ^ ab Discher BM, Bermudez H, Hammer DA, Discher DE, Won YY, Bates FS Journal of Physical Chemistry B (2002), 106 (11), 2848-2854
  3. ^ Onaca, Ozana; Madhavan Nallani; Saskia Ihle; Alejandro Schenk; Ulrich Schwaneberg (agosto de 2006). "Nanocompartimentos funcionalizados (Sintosomas): limitaciones y posibles aplicaciones en biotecnología industrial". Revista de Biotecnología . 1 (7–8): 795–805. doi :10.1002/biot.200600050. PMID  16927262. S2CID  28644222.
  4. ^ Durand, Geraldine G.; Titular, Simón J.; Sí, Chert Tsun. Resúmenes de artículos, 229.a Reunión Nacional de la ACS, San Diego, CA, Estados Unidos, 13 al 17 de marzo de 2005 (2005), POLY-018
  5. ^ Qi, Hongfeng; Zhong, Chongli. Revista de Química Física B (2008), 112 (35), 10841-10847
  6. ^ Yi, Zhuo; Liu, Xuanbo; Jiao, Qing; Chen, Erqiang; Chen, Yongming; Xi, Fu. Journal of Polymer Science, Parte A: Polymer Chemistry (2008), '46'(12), 4205-4217
  7. ^ abc Nardin, C; Hirt, T; Leukel, J; Meier, W Langmuir , 16 , 1035-1041
  8. ^ Nardin, Corinne; Thoeni, Sandra; Widmer, Jorg; Winterhalter, Mathías; Meier, Wolfgang. Comunicaciones químicas (Cambridge) (2000), (15), 1433-1434
  9. ^ abcd Ahmed, Fariyal; Discher, Dennis E. Revista de liberación controlada (2004), 96 (1), 37-53
  10. ^ Tiempos de circulación de vesículas pegiladas: uniendo biología y física de polímeros. Fotos P, Parthasarathy R, Discher B, Discher DE, Resúmenes, 36ª Reunión Regional del Atlántico Medio de la Sociedad Química Estadounidense, Princeton, Nueva Jersey, Estados Unidos, 8 al 11 de junio (2003), 175 . Editorial: Sociedad Química Estadounidense , Washington, D. C.
  11. ^ abc Rameez S, Alosta H, Palmer AF, Química de bioconjugados 2008, 19 , 1025
  12. ^ 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
  13. ^ Meng F, Engbers GHM, Feijen J, Revista de liberación controlada (2005), 101 (1-3), 187-198
  14. ^ NASA.gov
  15. ^ ChangTM; Poznansky MJ Revista de investigación de materiales biomédicos (1968), 2 (2), 187-99.