Biomateriali iniettabili in siringa, dispositivi medici e tessuti ingegnerizzati hanno attirato grande attenzione come impianti minimamente invasivi per la diagnosi, terapia e medicina rigenerativa.

Film ultrasottili polimerici autoportanti, comunemente indicati come nanofogli polimerici, sono una delle piattaforme comunemente utilizzate per dispositivi biomedicali iniettabili con siringa per la loro flessibilità e conformabilità.

Questi nanofogli hanno uno spessore inferiore a 1 micrometro, che è più sottile di una ciocca di capelli (i capelli sono generalmente larghi circa 100 micrometri). Sono una piattaforma promettente per la somministrazione di farmaci tramite ago-iniezione.

Nonostante il recente sviluppo delle tecnologie di nanofogli che utilizzano acido polilattico (PLA) e acido polilattico-co-glicolico (PLGA), i nanofogli polimerici devono ancora superare diverse sfide tecniche per fungere da piattaforma iniettabile efficace:vale a dire, limitazione delle dimensioni dei nanofogli iniettabili tramite aghi medici, robustezza meccanica non ottimale (ad es. strappo durante l'iniezione), e controllo limitato sul recupero della forma e sul controllo del movimento dopo l'iniezione.

Per superare questi limiti, i ricercatori del Digital Manufacturing and Design (DManD) Center della Singapore University of Technology and Design (SUTD) hanno sviluppato nanosheet utilizzando polimeri a memoria di forma a base di poliuretano (SMP) e nanoparticelle magnetiche (MNP) per dimostrare capacità senza precedenti di gestire i nanosheet. SMP offre due caratteristiche meccaniche uniche:un grande cambiamento nei moduli di Young per il cambiamento di temperatura, ed effetto memoria di forma (SME) per recuperare la forma memorizzata.

Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che i nanofogli SMP fabbricati possono essere resi magnetici con MNP per eseguire il controllo del movimento senza contatto utilizzando un campo magnetico esterno. Nello specifico, le seguenti quattro capacità sono state dimostrate utilizzando il nanofoglio spesso 710 nm con la temperatura di transizione vetrosa (Tg) di 25 ° C:iniettabilità con siringa attraverso aghi medici, autoespandibilità dopo l'espulsione, conformabilità e rimovibilità sulle superfici biologiche, e guidabilità in un campo magnetico esterno. Queste capacità consentono applicazioni pratiche in vivo come piattaforma iniettabile con siringa.

Come ulteriore vantaggio, la variazione del modulo in base alla temperatura offre una capacità unica di controllare l'adesione e la rimozione del nanofoglio MNP-SMP sulle superfici biologiche. Ciò sarebbe stato difficile da ottenere utilizzando nanofogli convenzionali aventi un modulo costante e non è stato dimostrato in precedenza.

Prevedendo la somministrazione iniettabile con siringa di farmaci molecolari o costrutti cellulari negli organi interni, i ricercatori hanno aggiunto ai nanosheet MNP-SMP un ulteriore strato di PLGA, che è meglio conosciuto come un biomateriale utilizzato per la somministrazione di farmaci, estendere la funzionalità come vettore di farmaci molecolari e cellulari. Questo può essere fatto senza compromettere le capacità dimostrate. SMP e MNP offrivano le stesse capacità ai nanosheet contenenti uno strato aggiuntivo di PLGA, suggerendo il vasto potenziale dei nanosheet sviluppati per la somministrazione di farmaci e cellule.

"I nanosheet MNP-SMP possono essere ulteriormente funzionalizzati caricando o stampando farmaci, celle e circuiti elettrici sulla superficie integrando tecnologie di stampa emergenti come la stampa a getto d'inchiostro, Stampa 3D e bioprinting, " ha detto il dottor Kento Yamagishi di SUTD, l'autore principale dell'articolo.

"I nanosheet MNP-SMP contribuiranno allo sviluppo di dispositivi medici avanzati iniettabili con siringa come piattaforma per fornire farmaci e cellule al sito specifico o alla lesione nel corpo per diagnosi e terapia minimamente invasive, " ha aggiunto il Principal Investigator, Professore assistente Michinao Hashimoto di SUTD.