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    Un passo avanti verso la progettazione di scaffold on demand per la rigenerazione dei tessuti

    Kelly Schultz, PC Rossin Assistant Professor di Ingegneria Chimica e Biomolecolare, Università di Lehigh. Credito:Lehigh University

    La struttura dei gel polimerici reticolati è molto simile ai tessuti molli, motivo per cui la comprensione di questo materiale è così importante, secondo Kelly Schultz, professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare della Lehigh University.

    Schultz ha fatto parte di una sessione speciale dell'incontro annuale dell'American Institute of Chemical Engineering (AIChE) a Pittsburgh il mese scorso, dove è stata invitata a presentare il lavoro del suo laboratorio determinando come l'aumento delle concentrazioni di polimeri in soluzione modifica la struttura dei gel reticolati. Il titolo della sessione era "AIChE Journal Futures:New Directions in Chemical Engineering Research".

    Il discorso di Schultz si è basato su un documento che ha contribuito su invito all'inaugurazione del "Futures Issues" dell'AIChE progettato per evidenziare il lavoro dei ricercatori all'inizio della carriera. La carta, co-autore del suo ex dottorato di ricerca. alunno, Matteo Wehrmann, e quattro studenti universitari Lehigh, è chiamato "Proprietà reologiche e struttura dei gel di crescita a gradini e a catena concentrati al di sopra della concentrazione di sovrapposizione".

    "L'aumento della concentrazione dei polimeri consente loro di interagire, " dice Schultz. "Queste interazioni possono cambiare la struttura del materiale e persino potenzialmente indebolirlo".

    Attraverso esperimenti, lei e il suo team hanno scoperto che la struttura dei gel polimerici reticolati è indipendente dalla concentrazione, fino a quando non viene raggiunto un limite, chiamato concentrazione di sovrapposizione, che è quando i polimeri iniziano a interagire. Dopo questo limite, la struttura è di nuovo indipendente dalla concentrazione.

    La scoperta centrale del gruppo è che più polimeri non significano necessariamente che il gel sarà più elastico o più rigido.

    "Questo è stato inaspettato, "dice Schultz. "Pensavamo che ci sarebbe stato un cambiamento graduale nella struttura dell'impalcatura, ma invece c'è un cambiamento di fase quando queste interazioni diventano abbastanza alte".

    L'identificazione di questa caratteristica potrebbe essere di particolare importanza per le applicazioni industriali poiché il lavoro del team mostra che queste strutture di gel polimerico reticolato possono essere ottenute con una quantità inferiore di polimero.

    "In altre parole, "dice Schultz, "puoi ottenere il risultato che desideri con la minor quantità di materiale."

    Il lavoro di Schultz su questo è nuovo a causa del modo in cui il suo team ha esaminato gli scaffold ad alte concentrazioni di polimeri o con interazioni polimeriche. La maggior parte degli studi, lei dice, rimanere sotto la concentrazione di sovrapposizione in modo che le interazioni del polimero non complichino la gelificazione.

    "Con questo lavoro, gli ingegneri chimici possono iniziare a capire come le interazioni polimeriche modificano la struttura del gel e come è possibile accedere a queste strutture a concentrazioni di polimeri relativamente basse, "dice Schultz.

    Il team ha utilizzato una tecnica chiamata microreologia a tracciamento di particelle multiple (MPT) per misurare la gelificazione di questi scaffold polimerici di idrogel. Questa tecnica utilizza la microscopia video per catturare il movimento termico delle particelle della sonda incorporate. Dal movimento termico possono determinare le proprietà del materiale. Utilizzando MPT in combinazione con una tecnica di analisi, sovrapposizione tempo-cura, sono stati in grado di determinare il tempo di gelificazione e la struttura del materiale al gel point, ovvero quando si forma il primo cluster di rete esteso di esempio.


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