Fornire farmaci in modo sicuro e accurato è di grande interesse per i ricercatori e, Certo, alle persone che ne hanno bisogno. Così è il ripristino della funzione delle parti del corpo danneggiate. Jin K. Montclare, professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NYU Tandon School of Engineering, ha compiuto un grande passo avanti verso il raggiungimento di entrambi questi obiettivi.

Il suo laboratorio ha recentemente sviluppato un polimero proteico, in particolare un copolimero triblocco ingegnerizzato con proteine, che può autoassemblarsi in idrogel, reti assorbenti di catene polimeriche naturali o sintetiche. Come dettagliato in un articolo pubblicato su Biomacromolecole , questi materiali possono quindi essere utilizzati per ottenere farmaci in una parte del corpo mirata, come un ginocchio; e nella medicina rigenerativa e nell'ingegneria dei tessuti, che usa le cellule, ingegneria, e biochimici per migliorare o sostituire le cellule umane, tessuti, o organi.

La parte più notevole del suo lavoro, lei dice, "sta cercando di formare idrogel. Non è un'impresa banale." Gli scienziati in precedenza erano riusciti a produrre idrogel da polimeri sintetici; in contrasto, quelli progettati nel Montclare Lab for Protein Engineering and Design sono derivati ​​dalla natura e sono biodegradabili. Gli idrogel proteici ingegnerizzati hanno molti potenziali vantaggi:sono eccellenti biomateriali perché sono flessibili nella forma e nelle dimensioni, e nel caso degli idrogel di Montclare, possono legarsi a una piccola molecola o a un farmaco, proteggendolo così dal degrado.

Dopo aver creato le proteine, Montclare ha aggiunto la curcumina, un composto chimico naturale che si trova nella curcuma, che può ridurre il gonfiore e aiutare ad alleviare il dolore e l'infiammazione, oltre a servire a combattere i tumori. Gli ingredienti si sono poi autoassemblati in un gel che ha incapsulato la curcumina.

"I nostri sono i primi idrogel proteici con integrità meccanica progettata per essere in grado di incapsulare specificamente i farmaci, avvicinandoli all'uso in applicazioni biomediche, " dice Montclare. Perché sono gel morbidi, sono potenzialmente iniettabili e possono essere infusi con agenti terapeutici o cellule che potrebbero sostituire la chirurgia e alleviare il dolore. "Questo potrebbe rivoluzionare il trattamento, " aggiunge. "Sono passati anni, ma è lì che si sta dirigendo la mia mente." Gli idrogel potrebbero essere particolarmente utili per riparare la cartilagine danneggiata, un effetto doloroso dell'osteoartrite, che colpisce circa 30 milioni di americani, un numero che dovrebbe più che raddoppiare entro il 2040.

Un altro potenziale uso degli idrogel proteici è nella terapia genica, dove i geni normali sostituiscono quelli mancanti o difettosi come un modo per correggere i disturbi genetici. Gli idrogel potrebbero intrappolare geni e acidi nucleici e usarli per trattare problemi genetici. Ci vorranno più ricerche, note Montclare, perché il materiale con cui lavorano attualmente è neutro e dovrebbe essere caricato positivamente per interagire con l'acido nucleico caricato negativamente affinché la terapia genica funzioni.

I prossimi passi del suo laboratorio includono la coltura di tipi specifici di cellule per vedere se possono essere usati per impalcature per far crescere un particolare tessuto. L'obiettivo è quello di essere in grado di coltivare gel compatibili in fermezza o integrità meccanica con la parte del corpo a cui sono diretti, come la cartilagine.