Una nueva clase de hidrogeles aprovecha la luz para una mejor administración de fármacos y tratamiento de medicina regenerativa.
El estudiante graduado Patrick Lee (en la foto) está trabajando para desarrollar un nuevo hidrogel sensible a la luz. Crédito de la imagen: Texas A&M Engineering
Los hidrogeles se usan comúnmente dentro del cuerpo para ayudar a la regeneración de tejidos y la administración de fármacos. Sin embargo, una vez dentro, pueden resultar difíciles de controlar. Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Akhilesh Gaharwar de la Universidad Texas A&M está desarrollando una nueva forma de manipular el gel: utilizando luz.
La luz es una fuente de energía particularmente atractiva, ya que puede limitarse a un área predefinida y ajustarse según el tiempo o la intensidad de la exposición a la luz. Los hidrogeles sensibles a la luz son una clase emergente de materiales utilizados para el desarrollo de dispositivos médicos no invasivos, sin contacto, precisos y controlables en una amplia gama de aplicaciones biomédicas, incluida la terapia fototérmica, la terapia fotodinámica, la administración de fármacos y medicina regenerativa.
Patrick Lee, uno de los autores del estudio, dijo que los biomateriales sensibles a la luz se utilizan a menudo “en aplicaciones biomédicas; sin embargo, las fuentes de luz actuales, como la luz ultravioleta y la luz visible, no pueden penetrar el tejido lo suficiente como para interactuar con el hidrogel. En cambio, el equipo está investigando la luz infrarroja cercana (NIR), que tiene una mayor profundidad de penetración.
El equipo está utilizando una nueva clase de nanomateriales bidimensionales conocidos como disulfuro de molibdeno (MoS2), que ha mostrado una toxicidad insignificante para las células y una absorción superior de NIR. Estas nanoláminas con alta eficiencia de conversión fototérmica pueden absorber y convertir la luz NIR en calor, que se puede desarrollar para controlar materiales termorresponsables. su trabajo fue publicado recientemente en la revista. Materiales avanzados.
En uno de los estudios previos del grupo, se demostró que ciertos polímeros reaccionaban con MoSdos nanohojas para formar hidrogeles. Basado en este hallazgo, el equipo hizo un uso aún mayor de MoSdos nanohojas y polímeros termo-sensibles para controlar el hidrogel bajo luz NIR por efecto fototérmico.
«Este trabajo aprovecha la luz para activar interacciones dinámicas entre polímeros y nanomateriales», dijo Gaharwar. “Después de la exposición NIR, MoSdos actúa como un epicentro de reticulación que se conecta a varias cadenas de polímeros a través de una química de clic única y orientada a fallas.
La luz NIR permite la formación interna de hidrogeles terapéuticos en el cuerpo para una administración precisa del fármaco. Para la terapia del cáncer, la mayoría de los medicamentos pueden quedar atrapados dentro del tumor, lo que reducirá los efectos secundarios de la quimioterapia. Además, la luz NIR puede generar calor dentro de los tumores para extirpar las células cancerosas, lo que se conoce como terapia fototérmica. Por lo tanto, una combinación sinérgica de terapia fototérmica y quimioterapia mostró una mayor eficacia en la destrucción de las células cancerosas.
Referencia: Hung Pang Lee, et al., Gelificación in situ activada por luz de hidrogeles utilizando disulfuro de molibdeno 2D (MoSdos) Nanoensamblajes como epicentro de reticulación, Materiales avanzados (2021). DOI: 10.1002 / adma.202101238
