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    I biofisici fondono componenti incompatibili in una nanofibra

    Analisi EDX delle fibre in PLA (riga superiore), BSA (al centro), e la miscela PLA-BSA in proporzioni uguali (in basso). La mappatura dei colori corrisponde agli elementi chimici, con il carbonio, ossigeno, e azoto mostrato in verde, giallo, e rosso, rispettivamente. La presenza di azoto indica la proteina Credito:Elizaveta Pavlova et al./RSC Advances

    Ricercatori russi del Centro clinico di ricerca federale di medicina fisico-chimica, l'Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca, e Lomonosov Moscow State University hanno mostrato la possibilità di fondere due componenti incompatibili, una proteina e un polimero, in una fibra elettrofilata. Pubblicato in I progressi di RSC , lo studio dimostra anche che il tappetino risultante può rilasciare gradualmente la proteina. I tappetini misti contenenti proteine ​​sono promettenti per applicazioni biomediche come medicazioni per ustioni e ferite, matrici per la somministrazione e il rilascio di farmaci, e nell'ingegneria dei tessuti.

    Elettrofilatura

    I materassini elettrofilati costituiti da fibre ultrafini hanno numerose applicazioni. Possono essere utilizzati per il filtraggio di liquidi e gas, coltura cellulare, consegna farmaci, come assorbenti e matrici catalitiche, negli indumenti protettivi, medicazione antibatterica della ferita, e ingegneria dei tessuti.

    L'elettrofilatura è un metodo per fabbricare micro e nanofibre da polimeri che prevede l'uso di un campo elettrostatico. Sotto un'alta tensione di circa 20 kilovolt, una goccia di soluzione polimerica si elettrizza e si allunga in una fibra sottile una volta che la repulsione coulombiana vince la tensione superficiale.

    La tecnica è abbastanza flessibile e consente di incorporare una gamma di componenti nei tappetini elettrofilati:micro e nanoparticelle di diversa natura, nanotubi di carbonio, coloranti fluorescenti, farmaci e agenti antibatterici, miscele di polimeri e biopolimeri. In questo modo le proprietà dei tappetini possono essere ottimizzate per adattarsi a una specifica applicazione pratica.

    Tappetini polimerico-proteici

    Un materassino elettrofilato è spesso fabbricato con un polimero di supporto, che garantisce una formazione stabile delle fibre e può incorporare componenti aggiuntivi. Per applicazioni biomediche, sono solitamente richiesti polimeri biodegradabili e biocompatibili, e l'acido polilattico è tra i più comuni. Il PLA viene utilizzato per produrre imballaggi degradabili, fili chirurgici, viti, e spilli.

    Il problema principale con l'utilizzo del PLA in biologia e medicina è la sua natura idrofoba, e quindi scarsa adesione cellulare. Per affrontare questo, il polimero è mescolato con proteine, perché non sono tossici, idrofilo, metabolizzato naturalmente, e possono agire come agenti terapeutici.

    I ricercatori hanno studiato tappetini misti costituiti da PLA insolubile in acqua e una proteina globulare solubile in acqua chiamata albumina di siero bovino, o BSA. Gli esperimenti in un mezzo acquoso hanno mostrato che la componente proteica viene rilasciata gradualmente dal tappetino nella soluzione. Nello specifico, circa la metà delle proteine ​​nel tappetino è stata sciolta in una settimana. Questo effetto suggerisce possibili applicazioni nel rilascio prolungato di farmaci a base di proteine.

    Per prevedere le proprietà dei tappetini miscelati, il team ha dovuto studiare la distribuzione delle proteine ​​al loro interno. L'avvertenza è che la maggior parte dei polimeri non si mescola bene. In un sistema polimero-proteina-solvente, i componenti tendono a separarsi in due soluzioni. Sebbene ciò si applichi alle soluzioni PLA e BSA, l'elettrofilatura ha permesso ai ricercatori di superare la separazione di fase nei tappetini. Hanno dimostrato che entrambi i componenti sono presenti in ogni fibra con tre metodi analitici indipendenti:microscopia a fluorescenza, spettroscopia EDX, e spettroscopia Raman.

    "I tappetini misti polimero-proteina elettrofilati hanno molte possibili applicazioni. Variando la quantità di proteine, puoi regolare la velocità con cui avviene la biodegradazione del tappeto. I numerosi gruppi funzionali della proteina ci consentono di modificare la superficie del mat attaccandovi dei composti chimici. I tappetini misti a base proteica possono essere utilizzati anche come filtri selettivi o per il rilascio prolungato di farmaci, Per esempio, nelle medicazioni per ustioni e ferite, " ha commentato il coautore dello studio Dmitry Klinov. È ricercatore presso il Dipartimento di medicina molecolare e traslazionale del MIPT e capo del Laboratorio di nanotecnologie mediche presso il Centro clinico di ricerca federale di medicina fisico-chimica dell'Agenzia federale medica e biologica della Russia.


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