Os ganãis são formados pela mistura de polímeros em fluidos para criar substâncias pegajosas, aºteis para tudo, desde segurar o cabelo no lugar atépermitir que lentes de contato flutuem sobre o olho.

Os pesquisadores querem desenvolver ganãis para aplicações em saúde misturando compostos medicinais e administrando injeções aos pacientes para que o gel libere o ingrediente farmacaªutico ativo por um período de meses para evitar picadas de agulha semanais ou dia¡rias.

Mas ficar no caminho éum problema que étão facilmente compreensa­vel quanto a diferença entre usar gel de cabelo na praia e no meio de uma nevasca - o calor e o frio mudam o cara¡ter do gel.

"Podemos fazer ganãis 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 a  fabricação de ganãis injeta¡veis ​​resistentes a  temperatura com uma mistura projetada para dobrar as leis da termodina¢mica de maneira inteligente.

Appel explicou a ciência por trás dessa quebra de regra com uma analogia para fazer gelatina: os ingredientes sãolidos são despejados na a¡gua, depois aquecidos e mexidos para misturar bem. Conforme a mistura esfria, a gelatina se solidifica a  medida que as moléculas se unem. Mas se a gelatina for reaquecida, o sãolido se reliquefaz.

O exemplo da gelatina ilustra a interação entre dois conceitos termodina¢micos - entalpia, que mede a energia adicionada ou subtraa­da de um material, e entropia, que descreve como asmudanças de energia tornam um material mais ou menos ordenado nonívelmolecular . Appel e sua equipe tiveram que fazer uma gelatina medicinal que não derretia, perdendo assim suas propriedades de liberação de tempo, quando o sãolido frio era aquecido pelo corpo.

Para conseguir isso, a equipe de Stanford criou um gel feito de dois ingredientes sãolidos - polímeros e nanopartículas Os polímeros eram fios longos, semelhantes a espaguetes, que tem uma propensão natural para se enredar, e as nanoparta­culas, com apenas 1/1000 da largura de um fio de cabelo humano, encorajavam essa tendaªncia. Os pesquisadores começam dissolvendo separadamente os polímeros e aspartículas em águae depois misturando-os. Quando os ingredientes misturados começam 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 épa³s-doutorado no MIT.

A poderosa afinidade entre os polímeros e aspartículas espremeu as moléculas de águaque haviam ficado presas entre eles e, a  medida que mais polímeros epartículas congelavam, a mistura começou a gelificar em temperatura ambiente . Crucialmente, este processo de gelificação foi alcana§ado sem adicionar ou subtrair energia. Quando os pesquisadores expuseram este gel a  temperatura do corpo (37,5 C), ele não se liquefez como os ganãis comuns porque o efeito Velcro molecular permitiu que a entropia e a entalpia - ordem e mudança de temperatura, respectivamente - permanecessem aproximadamente em equila­brio de acordo com a termodina¢mica.

Appel disse que seránecessa¡rio mais trabalho para tornar os ganãis injeta¡veis ​​de liberação prolongada seguros para uso humano. Embora os polímeros nesses experimentos fossem biocompata­veis, aspartículas eram derivadas de poliestireno, que écomumente usado para fazer talheres descarta¡veis. Seu laboratório já estãotentando fazer esses ganãis termodinamicamente neutros com componentes totalmente biocompata­veis.

Se forem bem-sucedidos, um gel de liberação prolongada pode ser valioso para fornecer tratamentos antimala¡ricos ou anti-HIV em áreas com poucos recursos, onde édifa­cil administrar os remanãdios de ação curta atualmente dispona­veis.

"Estamos tentando fazer um gel que vocêpossa injetar com um alfinete, e então vocêtera¡ uma pequena bolha que se dissolve muito lentamente por três a seis meses para fornecer uma terapia conta­nua", disse Appel. "Isso seria uma virada de jogo para a luta contra doenças cra­ticas em todo o mundo."