Questa rappresentazione visiva dimostra come gli idrogel sensibili alla luce assorbono e convertono la luce del vicino infrarosso in calore, che può essere sviluppato per controllare i materiali termoreattivi. Credito:Dr. Akhilesh Gaharwar/Texas A&M Engineering
Gli idrogel sono comunemente usati all'interno del corpo per aiutare nella rigenerazione dei tessuti e nella somministrazione dei farmaci. Però, una volta dentro, possono essere difficili da controllare per un uso ottimale. Un team di ricercatori del Dipartimento di ingegneria biomedica della Texas A&M University sta sviluppando un nuovo modo per manipolare il gel, utilizzando la luce.
Lo studente laureato Patrick Lee e il dottor Akhilesh Gaharwar, Professore Associato, stanno sviluppando una nuova classe di idrogel in grado di sfruttare la luce in molti modi. La luce è una fonte di energia particolarmente attraente in quanto può essere confinata in un'area predefinita e può essere regolata in base al tempo o all'intensità dell'esposizione alla luce. Il loro lavoro è stato recentemente pubblicato sulla rivista Materiale avanzato .
Gli idrogel sensibili alla luce sono una classe emergente di materiali utilizzati per lo sviluppo non invasivo, senza contatto, dispositivi medici precisi e controllabili in un'ampia gamma di applicazioni biomediche, compresa la terapia fototermica, terapia fotodinamica, somministrazione di farmaci e medicina rigenerativa.
Lee ha affermato che i biomateriali sensibili alla luce sono spesso utilizzati nelle applicazioni biomediche; però, sorgenti luminose attuali, come la luce ultravioletta e la luce visibile, non riesce a penetrare sufficientemente nel tessuto per interagire con l'idrogel. Anziché, il team sta studiando la luce nel vicino infrarosso (NIR), che ha una maggiore profondità di penetrazione.
Il team sta utilizzando una nuova classe di nanomateriali bidimensionali noti come bisolfuro di molibdeno (MoS 2 ), che ha mostrato una tossicità trascurabile per le cellule e un assorbimento NIR superiore. Questi nanofogli ad alta efficienza di conversione fototermica possono assorbire e convertire la luce NIR in calore, che può essere sviluppato per controllare i materiali termoreattivi.
Lo studente laureato Patrick Lee (nella foto) sta lavorando con il Dr. Akhilesh Gaharwar per sviluppare nuovi metodi per lavorare con idrogel sensibili alla luce, che hanno applicazioni nella somministrazione di farmaci e nella medicina rigenerativa. Credito:Texas A&M Engineering
Nel precedente studio del gruppo pubblicato in Materiale avanzato , alcuni polimeri reagiscono con MoS 2 nanofogli per formare idrogel. Basandosi su questa scoperta, il team utilizza inoltre nanofogli di MoS2 e polimeri termoreattivi per controllare l'idrogel alla luce NIR per effetto fototermico.
"Questo lavoro sfrutta la luce per attivare le interazioni dinamiche polimero-nanomateriali, " Ha detto Gaharwar. "Dopo l'esposizione NIR, MoS 2 agisce come epicentro del collegamento incrociato collegandosi con più catene polimeriche tramite la chimica del clic guidata dai difetti, che è unico."
La luce NIR consente la formazione interna di idrogel terapeutici nel corpo per una somministrazione precisa del farmaco. Per la terapia del cancro, la maggior parte dei farmaci può essere trattenuta all'interno del tumore, che allevierà gli effetti collaterali della chemioterapia. Inoltre, La luce NIR può generare calore all'interno dei tumori per eliminare le cellule tumorali, nota come terapia fototermica. Perciò, una combinazione sinergica di terapia fototermica e chemioterapia ha mostrato una maggiore efficacia nella distruzione delle cellule tumorali.
