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'Ajuste' moléculas de proteína formadoras de gel para aumentar sua versatilidade para aplicações biomédicas
Esses biomateriais, responsivos a condições fisiológicas, podem, portanto, ser facilmente adaptados para aplicações onde sua eficácia depende da cinética de gelificação, como a rapidez e sob quais estímulos eles formam géis.
Por NYU Tandon School of Engineering - 16/02/2022


Jin Kim Montclare, professor de engenharia química e biomolecular. Crédito: NYU Tandon School of Engineering

Moléculas de proteínas de automontagem são materiais versáteis para aplicações médicas porque sua capacidade de formar géis pode ser acelerada ou retardada por variações de pH, bem como mudanças de temperatura ou força iônica. Esses biomateriais, responsivos a condições fisiológicas, podem, portanto, ser facilmente adaptados para aplicações onde sua eficácia depende da cinética de gelificação, como a rapidez e sob quais estímulos eles formam géis.

Compreender a cinética de gelificação de hidrogéis de proteínas é importante para avaliar sua utilidade em aplicações médicas e no futuro de biomateriais. Por exemplo, sistemas de gelificação rápida são clinicamente úteis para gelificação in situ para a entrega de drogas ou material genético para células alvo ou regiões anatômicas, enquanto sistemas de gelificação mais lenta são aplicáveis ​​para engenharia de tecidos devido à sua capacidade de manter a viabilidade celular e sua propensão para manter a homogeneidade.

Para estudar essa dinâmica, os pesquisadores da NYU Tandon, liderados por Jin Kim Montclare, professor de engenharia química e biomolecular, usaram microrreologia passiva (versus medir o comportamento do fluxo através da aplicação ativa de pressão) para estender pesquisas anteriores sobre o comportamento de fase de gelatina à base de proteínas. macro moléculas. O estudo anterior investigou diferentes condições ambientais, principalmente mudanças de temperatura - em parte para determinar o ponto de temperatura superior em que os géis se dissociam em macromoléculas constituintes.

No novo estudo, publicado na revista ASC Macromolecules , a equipe descobriu, entre outras descobertas, que usar um pH próximo ao ponto isoelétrico da proteína resulta na minimização das repulsões eletrostáticas, o que permite a automontagem e a gelificação. Eles descobriram que o mesmo efeito pode ser induzido aumentando a força iônica para filtrar quaisquer repulsões eletrostáticas que estejam presentes.

"Esta é uma visão importante no desenvolvimento de materiais de gel para engenharia de tecidos e entrega de drogas, uma vez que o microambiente do tecido tem pH específico e força iônica", disse Montclare, que dirige o Montclare Lab na NYU Tandon, e cujos coautores do estudo são Michael Meleties, diretor autor e Ph.D. candidato; Dustin Britton, Ph.D. candidato; Priya Katyal, pesquisadora de pós-doutorado; Bonnie Lin, assistente de pesquisa de graduação; e colaboradores do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea Rhett L. Martineau e Maneesh K. Gupta.

Ela destacou que a microrreologia pode ser feita em alto rendimento para avaliar rapidamente a cinética de automontagem/gelificação de várias amostras em paralelo, em oposição à triagem de amostras individuais uma após a outra, o que pode ser demorado.

"Isso agora pode permitir que o pesquisador de biomateriais analise um grande número de diferentes materiais de engenharia para acelerar o projeto de biomateriais", disse ela.

 

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