I ricercatori del College of Engineering and Computer Science hanno sviluppato un materiale, un nuovo tipo di polimero a memoria di forma (SMP), che potrebbe avere importanti implicazioni per l'assistenza sanitaria.

Gli SMP sono morbidi, gommoso, materiali "intelligenti" che possono cambiare forma in risposta a stimoli esterni come sbalzi di temperatura o esposizione alla luce. Possono mantenere ogni forma indefinitamente e tornare indietro quando vengono attivati ​​per farlo.

Gli SMP hanno molte potenziali applicazioni biomediche. Per esempio, sono ideali come stent cardiovascolari perché possono essere una forma per l'inserimento chirurgico e un'altra una volta posizionata in un vaso sanguigno. Il calore del corpo del paziente è tutto ciò che serve per innescare il cambiamento di forma.

Insieme ai collaboratori della Bucknell University, I ricercatori della Syracuse University hanno progettato un SMP che può cambiare forma in risposta all'esposizione agli enzimi ed è compatibile con le cellule viventi. Non richiede trigger aggiuntivo, come un cambiamento di temperatura. Date queste proprietà, può rispondere all'attività cellulare come la guarigione.

"La sensibilità enzimatica del materiale gli consente di rispondere direttamente al comportamento cellulare, " spiega il dottorando in ingegneria biomedica Shelby L. Buffington. "Per esempio, potresti metterlo sopra una ferita, e come il tessuto lo rimodellava e lo degradava, l'SMP chiuderebbe lentamente la ferita. Potrebbe essere adattato per svolgere un ruolo nel trattamento di infezioni e cancro regolando la chimica del materiale".

Il gruppo di ricerca comprende Buffington, Justine E. Paul '18, bioingegneria junior Mark M. Macios, Il professor James H. Henderson e Patrick T. Mather di Bucknell e Matthew M. Ali Ph.D. '18. La loro ricerca, "Polimeri a memoria di forma innescati enzimaticamente, " è stato pubblicato in Acta Biomaterialia a gennaio.

Il team ha creato il materiale utilizzando un processo chiamato doppia elettrofilatura, in cui una corrente ad alta tensione viene applicata a due punte di aghi pompando due soluzioni polimeriche separate. La tensione estrae le fibre polimeriche, e sono mescolati in una stuoia di fibra polimerica. La giusta combinazione di fibre conferisce al materiale le sue qualità di memoria di forma.

Dettagliato nel loro documento, i team hanno analizzato le proprietà del materiale, prestazioni della memoria di forma e citocompatibilità. I loro esperimenti hanno dimostrato con successo che la forma originale dell'SMP potrebbe essere recuperata attraverso un certo grado di inversione, o degrado, della fase di fissazione della forma.

Oggi, il team di ricerca sta esaminando il loro SMP nelle colture cellulari di cancro e macrofagi. Sperano che con ulteriori ricerche, scopriranno usi pratici per il loro materiale utilizzando concentrazioni più basse di enzimi, prodotto da un'attività cellulare meno estrema.

"Prevediamo che i materiali che stiamo sviluppando potrebbero avere un'ampia applicazione nell'assistenza sanitaria. Ad esempio, i nostri SMP potrebbero essere utilizzati in farmaci che si attivano solo quando le cellule o gli organi bersaglio sono nello stato fisiologico desiderato, negli scaffold che guidano la rigenerazione tissutale in risposta al comportamento del tessuto rigenerante stesso, e nei biosensori decisionali che guidano il trattamento del paziente in modo più efficace, " Dice Henderson. "Siamo molto entusiasti di aver raggiunto questi primi SMP enzimaticamente reattivi".