Ultrasound-triggered release and activation of drugs and biomacromolecules from nucleic acid scaffolds

Geneesmiddelen activeren met ultrasoon geluid

In het opkomende gebied van polymeer-mechanochemie kunnen de gunstige eigenschappen van ultrasoon geluid worden benut om eigenschappen op moleculair niveau te regelen door bindingen op specifieke plaatsen te herschikken of te splitsen. Voor een succesvolle en selectieve bindingsactivering door mechanische spanning is een macromoleculair raamwerk vereist dat de kracht omzet in de mechanochemisch labiele binding van het latente moleculaire motief (de mechanofoor).

Voor biomedische toepassingen is het gebruik van niet-invasief ultrasoon geluid bijzonder gunstig, omdat het ruimtelijke en temporele controle combineert met eenvoudige regeling van de weefselpenetratiediepte middels variatie van de frequentie en energie door de blootstellingstijd. Alhoewel onderzoek in de mechanochemie tot dusver vooral gericht was op het begrijpen van de kracht-geïnduceerde chemische transformaties en hun impact op materiaaleigenschappen, bleef het gebruik van plaatsselectieve binding-splitsing voor medicijnactivatie in de geneeskunde onontgonnen.

In deze context heeft Pengkun Zhao twee haalbare manieren bedacht om medicijnen en eiwitten uit poly-nucleïnezuren of DNA-geconjugeerde nanodeeltjes te activeren door de behandeling met ultrasoon geluid. Zijn doel was om toepassingen te vinden in het biomedische veld. Een belangrijk resultaat was het eerste moleculaire ontwerp om eiwitten en geneesmiddelen te activeren vanuit hun gedeactiveerde aptameer-gebonden vorm door mechanische kracht in de vorm van ultrasoon geluid.

Het promotieonderzoek van Pengkun Zhao vond plaats bij de afdeling Polymer Chemistry and Bioengineering van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van de Chinese Scholarship Council. Hij werkt nu als postdoc aan de École polytechnique fédérale de Lausanne, Zwitserland.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/3f33d89d-94c2-4cd9-b50f-c9536a8b6bf6