Tecnologia Científica

Hidrogéis de iluminação por meio de nanomateriais
Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University está desenvolvendo uma nova maneira de manipular o gel - usando luz.
Por Jennifer Reiley - 03/06/2021


Esta representação visual demonstra como os hidrogéis responsivos à luz absorvem e convertem a luz do infravermelho próximo em calor, que pode ser desenvolvido para controlar materiais termorresponsivos. Crédito: Dr. Akhilesh Gaharwar / Texas A&M Engineering

Os hidrogéis são comumente usados ​​dentro do corpo para ajudar na regeneração dos tecidos e na administração de drogas. No entanto, uma vez dentro, pode ser difícil controlá-los para um uso ideal. Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Engenharia Biomédica da Texas A&M University está desenvolvendo uma nova maneira de manipular o gel - usando luz.

O estudante de graduação Patrick Lee e o Dr. Akhilesh Gaharwar, professor associado, estão desenvolvendo uma nova classe de hidrogéis que podem alavancar a luz de várias maneiras. A luz é uma fonte de energia particularmente atraente, pois pode ser confinada a uma área predefinida, bem como ser ajustada pelo tempo ou intensidade de exposição à luz. Seu trabalho foi publicado recentemente na revista Advanced Materials .

Os hidrogéis responsivos à luz são uma classe emergente de materiais usados ​​para o desenvolvimento de dispositivos médicos não invasivos, sem contato, precisos e controláveis ​​em uma ampla gama de aplicações biomédicas, incluindo terapia fototérmica, terapia fotodinâmica , administração de drogas e medicina regenerativa.

Lee disse que os biomateriais responsivos à luz são frequentemente usados ​​em aplicações biomédicas; no entanto, as fontes de luz atuais, como a luz ultravioleta e a luz visível , não podem penetrar suficientemente no tecido para interagir com o hidrogel. Em vez disso, a equipe está pesquisando luz infravermelha próxima (NIR), que tem uma profundidade de penetração maior.

A equipe está usando uma nova classe de nanomateriais bidimensionais conhecida como dissulfeto de molibdênio (MoS 2 ), que demonstrou toxicidade insignificante para as células e absorção de NIR superior. Essas nanofolhas com alta eficiência de conversão fototérmica podem absorver e converter a luz NIR em calor, que pode ser desenvolvida para controlar materiais termorresponsivos.

O estudante de graduação Patrick Lee (na foto) está trabalhando com o Dr. Akhilesh Gaharwar para desenvolver novos métodos para trabalhar com hidrogéis responsivos
à luz, que têm aplicações na administração de drogas e medicina regenerativa.
Crédito: Texas A&M Engineering

No estudo anterior do grupo publicado na Advanced Materials , certos polímeros reagem com nanofolhas de MoS 2 para formar hidrogéis. Com base nessa descoberta, a equipe utiliza ainda nanofolhas MoS2 e polímeros termorresponsivos para controlar o hidrogel sob a luz NIR por efeito fototérmico.

"Este trabalho aproveita a luz para ativar as interações dinâmicas de polímero-nanomateriais", disse Gaharwar. "Após a exposição NIR, o MoS 2 atua como um epicentro de reticulação conectando-se com várias cadeias poliméricas por meio de uma química de clique orientada por defeito, que é única."

A luz NIR permite a formação interna de hidrogéis terapêuticos no corpo para a administração precisa do medicamento. Para a terapia do câncer , a maioria dos medicamentos pode ser retida dentro do tumor, o que diminuirá os efeitos colaterais da quimioterapia. Além disso, a luz NIR pode gerar calor dentro dos tumores para fazer a ablação das células cancerosas, o que é conhecido como terapia fototérmica. Portanto, uma combinação sinérgica de terapia fototérmica e quimioterapia mostrou uma maior eficácia na destruição de células cancerosas.

 

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