A pesquisa de Stanford pode levar a géis injetáveis que liberam medicamentos ao longo do tempo
Os géis são formados pela mistura de polímeros em fluidos para criar substâncias pegajosas, úteis para tudo, desde segurar o cabelo no lugar até permitir que lentes de contato flutuem sobre o olho.

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Os géis são formados pela mistura de polímeros em fluidos para criar substâncias pegajosas, úteis para tudo, desde segurar o cabelo no lugar até permitir que lentes de contato flutuem sobre o olho.
Os pesquisadores querem desenvolver géis para aplicações em saúde misturando compostos medicinais e administrando injeções aos pacientes para que o gel libere o ingrediente farmacêutico ativo por um período de meses para evitar picadas de agulha semanais ou diárias.
Mas ficar no caminho é um problema que é tão facilmente compreensível quanto a diferença entre usar gel de cabelo na praia e no meio de uma nevasca - o calor e o frio mudam o caráter do gel.
"Podemos fazer géis com as propriedades corretas de liberação lenta em temperatura ambiente, mas uma vez que os injetamos, o calor do corpo os dissolve rapidamente e libera os medicamentos muito rapidamente", disse Eric Appel, professor assistente de ciência e engenharia de materiais.
Em um artigo publicado em 2 de fevereiro na revista Nature Communications , Appel e sua equipe detalham seu primeiro passo bem-sucedido em direção à fabricação de géis injetáveis resistentes à temperatura com uma mistura projetada para dobrar as leis da termodinâmica de maneira inteligente.
Appel explicou a ciência por trás dessa quebra de regra com uma analogia para fazer gelatina: os ingredientes sólidos são despejados na água, depois aquecidos e mexidos para misturar bem. Conforme a mistura esfria, a gelatina se solidifica à medida que as moléculas se unem. Mas se a gelatina for reaquecida, o sólido se reliquefaz.
"Estamos tentando fazer um gel que você possa injetar com um alfinete, e então você terá uma pequena bolha que se dissolve muito lentamente por três a seis meses para fornecer uma terapia contínua", disse Appel. "Isso seria uma virada de jogo para a luta contra doenças críticas em todo o mundo."
O exemplo da gelatina ilustra a interação entre dois conceitos termodinâmicos - entalpia, que mede a energia adicionada ou subtraída de um material, e entropia, que descreve como as mudanças de energia tornam um material mais ou menos ordenado no nível molecular . Appel e sua equipe tiveram que fazer uma gelatina medicinal que não derretia, perdendo assim suas propriedades de liberação de tempo, quando o sólido frio era aquecido pelo corpo.
Para conseguir isso, a equipe de Stanford criou um gel feito de dois ingredientes sólidos - polímeros e nanopartículas. Os polímeros eram fios longos, semelhantes a espaguetes, que têm uma propensão natural para se enredar, e as nanopartículas, com apenas 1/1000 da largura de um fio de cabelo humano, encorajavam essa tendência. Os pesquisadores começaram dissolvendo separadamente os polímeros e as partículas em água e depois misturando-os. Quando os ingredientes misturados começaram a se ligar, os polímeros se enrolaram firmemente em torno das partículas. "Chamamos isso de nosso velcro molecular", disse o primeiro autor Anthony Yu, que fez o trabalho como estudante de graduação em Stanford e agora é pós-doutorado no MIT.
A poderosa afinidade entre os polímeros e as partículas espremeu as moléculas de água que haviam ficado presas entre eles e, à medida que mais polímeros e partículas congelavam, a mistura começou a gelificar em temperatura ambiente . Crucialmente, este processo de gelificação foi alcançado sem adicionar ou subtrair energia. Quando os pesquisadores expuseram este gel à temperatura do corpo (37,5 C), ele não se liquefez como os géis comuns porque o efeito Velcro molecular permitiu que a entropia e a entalpia - ordem e mudança de temperatura, respectivamente - permanecessem aproximadamente em equilíbrio de acordo com a termodinâmica.
Appel disse que será necessário mais trabalho para tornar os géis injetáveis de liberação prolongada seguros para uso humano. Embora os polímeros nesses experimentos fossem biocompatíveis, as partículas eram derivadas de poliestireno, que é comumente usado para fazer talheres descartáveis. Seu laboratório já está tentando fazer esses géis termodinamicamente neutros com componentes totalmente biocompatíveis.
Se forem bem-sucedidos, um gel de liberação prolongada pode ser valioso para fornecer tratamentos antimaláricos ou anti-HIV em áreas com poucos recursos, onde é difícil administrar os remédios de ação curta atualmente disponíveis.
"Estamos tentando fazer um gel que você possa injetar com um alfinete, e então você terá uma pequena bolha que se dissolve muito lentamente por três a seis meses para fornecer uma terapia contínua", disse Appel. "Isso seria uma virada de jogo para a luta contra doenças críticas em todo o mundo."