(PhysOrg.com) -- Gli ingegneri delle università Duke e Harvard hanno sviluppato una "spugna magnetica" che dopo l'impianto in un paziente può "spremere" i farmaci, cellule, o altri agenti se oltrepassati da un magnete.

I ricercatori dimostrano che il nuovo materiale, chiamato ferrogel macroporoso, può essere compresso fino al 70% da un campo magnetico applicato. La compressione reversibile espelle rapidamente i farmaci, cellule, o proteine ​​incorporate nel ferrogel.

Mentre i biomateriali porosi sono usati oggi come impalcature per la rigenerazione dei tessuti e la terapia cellulare, sono per lo più passivi in ​​quanto il farmaco o le cellule di solito diffondono o migrano fuori dai materiali. La nuova impalcatura sviluppata dagli ingegneri Duke e Harvard, d'altra parte, può essere controllato da segnali esterni per rilasciare farmaci e cellule a comando.

Il ferrogel macroporoso contiene nanoparticelle magnetiche di ferro, che rispondono ai campi magnetici. Altrettanto importante, i ricercatori hanno detto, il nuovo ferrogel ha pori molto più grandi dei ferrogel esistenti.

“Questi pori più grandi ci permettono di usare farmaci con molecole più grandi come proteine ​​e cellule, e provocare una compressione molto più significativa in presenza di un campo magnetico, "disse Xuanhe Zhao, assistente professore di ingegneria meccanica e scienza dei materiali presso la Duke's Pratt School of Engineering. Zhao ha svolto gran parte del lavoro mentre era borsista post-dottorato presso la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) nel laboratorio di David Mooney, Robert P. Pinkas Family Professor di Bioingegneria e membro principale del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ad Harvard.
I grandi pori sono stati creati congelando il ferrogel.

“Quando congeli un gel, l'acqua al suo interno cristallizza e danneggia parte del gel, Ha detto Zhao. “Dopo lo scioglimento, viene lasciato un "buco". Variando la temperatura e la durata del congelamento, possiamo controllare la dimensione dei pori.”

“A differenza dei ponteggi convenzionali, il nostro ferrogel ci dà un grande controllo attivo su tutto ciò che deve essere somministrato, Ha detto Zhao. “Ad esempio, possiamo variare la dimensione dei pori o il livello di magnetismo, a seconda di come viene lavorato il ferrogel.”

I risultati dello studio sono stati pubblicati online nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Gli scienziati hanno testato ferrogel caricati con cellule umane e di topo in modelli animali, e sono stati incoraggiati dal modo in cui il ferrogel ha risposto alla stimolazione magnetica.

“Questa è la prima dimostrazione, al meglio delle nostre conoscenze, dell'uso di questi ferrogel porosi per la consegna cellulare controllata, "Ha detto Mooney. “Più in generale, questo fornisce la prima dimostrazione del rilascio su richiesta di cellule da scaffold porosi, che potrebbe portare a un uso diffuso nella rigenerazione dei tessuti e in altre terapie cellulari”.

Mooney ha anche affermato che sarebbe possibile posizionare cellule viventi all'interno dei ferrogel che potrebbero presumibilmente produrre nuove cellule per anni.

“Mentre questo particolare studio si è concentrato sulla capacità di fornire farmaci e cellule su richiesta, ci aspettiamo anche che questi ferrogel possano avere applicazioni molto più ampie, compreso fungere da attuatori e sensori in aree biomediche e di altro tipo, grazie alla loro ampia e rapida variazione di volume sotto il magnetismo, "Ha detto Mooney.

Questi ferrogel sono costituiti da una sostanza biodegradabile, quindi non avrebbero bisogno di essere rimossi, hanno detto gli scienziati.

Altri membri del gruppo di ricerca erano Jaeyun Kim, Christine Cezar, Nathanial Huebsch, Kangwon Lee, e Kamal Bouhadir, tutti da Harvard. La ricerca è stata sostenuta dal National Institutes of Health, l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa (DARPA), Harvard, e Duca.