Materialul revoluţionar care va transforma tratamentele medicale

Materialele biocompatibile pot fi folosite în numeroase moduri – de la fabricarea unor implanturi până la stimularea regenerării ţesuturilor sau eliberarea controlată a dozelor de medicamente.

Hidrogelul este un polimer super-absorbant care poate fi modificat astfel încât să dobândească unele proprietăţi fizice asemănătoare cu cele ale ţesuturilor umane.

• Ce au găsit oamenii de știință după ce au urmărit un semnal cosmic misterios?
• Agenția spațială indiană a simulat o misiune pe Lună sau Marte în munții din Himalaya

Astfel, oamenii de ştiinţă au obţinut deja hidrogel injectabil, modificând proprietăţile materialului astfel încât acesta să curgă ca un lichid sub presiunea exercitată de pistonul seringii, dar să revină la o formă mai rigidă atunci când presiunea încetează. Există însă o problemă: dacă gelul întâlneşte o presiune similară în interiorul corpului, se poate lichefia şi curge din nou, putând ajunge astfel şi în locuri unde nu ar fi trebuit să ajungă. Acest fenomen limitase, până acum, utilizarea hidrogelului în acest mod.

Recent, însă, un grup de oameni de ştiinţă de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) afirmă că a rezolvat problema. După cum arată într-o lucrare publicată în jurnalul Advanced Functional Materials, ei au fabricat un gel pe bază de proteine care poate curge printr-un ac hipodermic şi apoi poate reveni la o stare mai rigidă, mai dură, odată ce ajunge în interiorul corpului.

Cheia acestui comportament este natura duală a structurii acestui material. El este realizat din granule de proteine modificate pe cale artificială. Fiecare moleculă de proteină are în mijloc o structură cilindrică terminată la capete cu fragmente dintr-un material diferit, sensibil la temperatură.

Porţiunile centrale cilindrice ale moleculelor se atrag între ele, aglomerând astfel moleculele în granule şi dând gelului o anumită stabilitate. Totuşi, aceste legături nu sunt destul de puternice pentru a împiedica deformarea şi curgerea gelului atunci când este aplicată presiune asupra lui.

Aici intervin „capetele”. Acestea sunt făcute din materiale care au, de asemenea, proprietatea de a forma legături între molecule, dar numai în anumite condiţii. La temperatura camerei (20 grade Celsius), moleculele plutesc liber în gel. În schimb, la 37 grade Celsius (temperatura corpului uman) „capetele” se atrag şi se unesc, formând o structură solidă, perpendiculară pe legăturile formate între părţile mediane ale moleculelor. 

Acest set suplimentar de legături ar trebui să dea gelului o structură rigicdă, odată ce a fost injectat. 

Până acum au fost efectuate teste doar în laborator, dar rezultatele sunt încurajatoare. 

Hidrogelul obţinut de specialiştii de la MIT rezistă de 7 ori mai bine la stresul mecanic faţă de gelurile preparate anrterior şi este mult mai puţin predispus la deformări permanente sub acţiunea apăsărilor repetate.

Dacă hidrogelurile vor putea fi perfecţionate,  utilizarea lor va  reprezenta un mare progres în medicină. Aceste materiale au capacitatea de a absorbi mari cantităţi de lichid, ceea ce înseamnă că pot fi saturate cu soluţii medicamentoase şi apoi implantate pacienţilor, putând să elibereze treptat cantităţi mici, constante, de medicamente, timp de săptămâni sau luni în şir.

Abordarea specialiştilor de la MIT mai are un avantaj; deoarece gelurile sunt făcute din proteine, este posibil ca aceste proteine să poată fi cândva modificate pentru a îndeplini şi nişte roluri biologice active – de exemplu, să stimuleze celulele să se atşeze de ele şi să se înmulţească acolo, funcţionând astfel ca o „armătură” şi permiţând în acest mod regenerarea unor porţiuni anatomice ale corpului.

Sursa: The Economist