Un materiale idrogel emergente con la capacità di degradarsi e riformarsi spontaneamente nel tratto gastrointestinale potrebbe aiutare i ricercatori a sviluppare metodi più efficaci per la somministrazione orale di farmaci.

"La maggior parte dei farmaci e dei nutrienti viene assorbita dal corpo nell'intestino, ma per arrivarci, devono attraversare lo stomaco, una sostanza molto acida, ambiente ostile che può interferire con le molecole attive nei prodotti farmaceutici, "dice Kelly Schultz, un professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare nel PC della Lehigh University. Rossin College di Ingegneria e Scienze Applicate.

Schultz e dottorato di ricerca in ingegneria chimica del quarto anno. la studentessa Nan Wu sta studiando idrogel adattabili covalenti (CAH), che sono stati progettati per rilasciare molecole mentre perdono il polimero nello stomaco ma poi si ri-gelificano da sole, che protegge le molecole e consente loro di rimanere attive per una consegna mirata nell'intestino. La ricerca sulla microreologia del team è descritta in un articolo e in un'illustrazione di copertina nell'attuale numero di Materia morbida .

Per caratterizzare il materiale e fornire informazioni sul suo potenziale farmaceutico, Wu ha riproposto un dispositivo microfluidico originariamente sviluppato nel laboratorio di Schultz per la ricerca su tessuti e prodotti per la cura della casa per creare un "tratto gastrointestinale su un chip". La configurazione sperimentale le consente di scambiare l'ambiente fluido attorno al gel per imitare l'ambiente del pH di tutti gli organi nel tratto gastrointestinale, simulando come il materiale reagirebbe nel tempo se ingerito.

Utilizzando la microreologia, Wu raccoglie dati di microscopia e misura quante particelle all'interno del gel si muovono, con alcuni esperimenti che durano ore e altri che durano giorni, a seconda dell'organo digestivo che sta replicando. Wu traccia le particelle utilizzando un algoritmo che fornisce informazioni scientificamente significative sulle proprietà del materiale, che è stato originariamente sviluppato dalla professoressa Kristi S. Anseth dell'Università del Colorado a Boulder.

"I CAH mostrano una rigelazione spontanea insolita che è davvero sorprendente, " dice Schultz. "In genere, i gel non si degradano e quindi si riformano senza stimoli aggiunti come fanno questi. Abbiamo dimostrato la fattibilità dei CAH come mezzo di somministrazione orale di farmaci e nutrienti, e ora stiamo iniziando a lavorare su studi sul rilascio molecolare e ad aggiungere altri componenti per rendere gli esperimenti più complessi".

Wu ha studiato questi materiali nel corso del suo intero dottorato di ricerca. studi, dice Schultz. "Sta facendo un lavoro straordinario e si impegna a comprendere ogni aspetto della ricerca".

Il laboratorio di ricerca di Schultz si concentra sulla caratterizzazione di scaffold colloidali e polimerici in gel e sullo sviluppo di nuove tecniche per caratterizzare questi sistemi complessi, che svolgono ruoli importanti in settori quali l'assistenza sanitaria e i prodotti di consumo.

"Quello che facciamo nei biomateriali è in qualche modo unico:c'è molto lavoro sulla chimica della reticolazione e sullo sviluppo di questi materiali, e c'è molta ricerca sugli animali che li impianta e li testa, ma non c'è molto lavoro nel mezzo. C'è un grande mistero tra la progettazione di un materiale e la comprensione di cosa sta succedendo quando funziona. Stiamo cercando di trovare nuovi modi per replicare ciò che accade all'interno di un animale o di una persona e raccogliere misurazioni importanti per collegare i punti e informare ulteriori studi".