Автор AZoNano Jun 3 2021

Гидрогели обычно используются внутри тела, чтобы помочь в регенерации тканей и доставке лекарств. Однако, оказавшись внутри, их сложно контролировать для оптимального использования. Группа исследователей из отдела биомедицинской инженерии Техасского университета A&M разрабатывает новый способ манипулирования гелем – с помощью света.

Аспирант Патрик Ли и доктор Ахилеш Гахарвар, доцент, разрабатывают новый класс гидрогелей, которые могут использовать свет множеством способов. Свет является особенно привлекательным источником энергии, поскольку он может быть ограничен определенной областью, а также может быть точно настроен в зависимости от времени или интенсивности воздействия света. Их работа была недавно опубликована в журнале Advanced Materials .

Светочувствительные гидрогели представляют собой новый класс материалов, используемых для разработки неинвазивных, бесконтактных, точных и контролируемых медицинских устройств в широком диапазоне биомедицинских приложений, включая фототермическую терапию, фотодинамическую терапию, доставку лекарств и регенеративную медицину.

Ли сказал, что светочувствительные биоматериалы часто используются в биомедицине; однако современные источники света, такие как ультрафиолетовый свет и видимый свет, не могут проникать в ткань в достаточной степени, чтобы взаимодействовать с гидрогелем. Вместо этого команда исследует свет в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR), который имеет большую глубину проникновения.

Команда использует новый класс двумерных наноматериалов, известный как дисульфид молибдена (MoS2), который показал незначительную токсичность для клеток и превосходное поглощение в ближнем инфракрасном диапазоне. Эти нанолисты с высокой эффективностью фототермического преобразования могут поглощать и преобразовывать ближний инфракрасный свет в тепло, что может быть разработано для контроля термочувствительных материалов.

В предыдущем исследовании группы, опубликованном в Advanced Materials, некоторые полимеры реагируют с нанолистами MoS2 с образованием гидрогелей. Основываясь на этом открытии, команда дополнительно использует нанолисты MoS2 и термочувствительные полимеры для управления гидрогелем в ближнем ИК-диапазоне с помощью фототермического эффекта.

«Эта работа использует свет для активации динамических взаимодействий полимер-наноматериал», – сказал Гахарвар. «Под воздействием ближнего инфракрасного диапазона MoS2 действует как эпицентр сшивки, соединяясь с множеством полимерных цепей с помощью химии щелчка, вызванной дефектами, что является уникальным».

БИК-свет позволяет внутреннему формированию терапевтических гидрогелей в организме для точной доставки лекарств. Для лечения рака большинство лекарств можно удерживать в опухоли, что ослабит побочные эффекты химиотерапии. Более того, ближний инфракрасный свет может генерировать тепло внутри опухолей для удаления раковых клеток, что называется фототермической терапией. Таким образом, синергетическая комбинация фототермической терапии и химиотерапии показала более высокую эффективность в уничтожении раковых клеток.

Это исследование финансируется премией New Innovator Award от Национальных институтов здравоохранения, а также Фондом повышения квалификации президента Техаса A&M через X-grant и T3.

Источник: https://www.tamu.edu/