Belysning af hydrogeler via nanomaterialer

Hydrogels bruges almindeligvis inde i kroppen til at hjælpe med vævsregenerering og levering af lægemidler. Imidlertid, en gang inde, de kan være udfordrende at kontrollere for optimal brug. Et team af forskere i Institut for Biomedicinsk Teknik ved Texas A&M University udvikler en ny måde at manipulere gelen på - ved hjælp af lys.

Kandidatstuderende Patrick Lee og Dr. Akhilesh Gaharwar, lektor, udvikler en ny klasse af hydrogeler, der kan udnytte lyset på mange måder. Lys er en særlig attraktiv energikilde, da det kan begrænses til et foruddefineret område og kan finjusteres af tiden eller intensiteten af ​​lyseksponering. Deres arbejde blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer .

Lysreagerende hydrogeler er en ny klasse af materialer, der bruges til udvikling af ikke-invasive, uden kontakt, præcist og kontrollerbart medicinsk udstyr i en lang række biomedicinske applikationer, herunder fototermisk terapi, fotodynamisk terapi, medicinlevering og regenerativ medicin.

Lee sagde, at lysfølsomme biomaterialer ofte bruges i biomedicinske applikationer; imidlertid, aktuelle lyskilder, såsom ultraviolet lys og synligt lys, ikke kan trænge tilstrækkeligt ind i vævet til at interagere med hydrogel. I stedet, teamet undersøger nær-infrarødt (NIR) lys, som har en højere indtrængningsdybde.

Teamet bruger en ny klasse af todimensionale nanomaterialer kendt som molybdendisulfid (MoS ₂ ), som har vist ubetydelig toksicitet for celler og overlegen NIR -absorption. Disse nanosheets med høj fototermisk konverteringseffektivitet kan absorbere og konvertere NIR -lys til varme, som kan udvikles til at styre termoresponsive materialer.

I gruppens tidligere undersøgelse offentliggjort i Avancerede materialer , visse polymerer reagerer med MoS ₂ nanosheets til dannelse af hydrogeler. Bygger på denne opdagelse, teamet anvender yderligere MoS2 nanosheets og termoresponsive polymerer til at kontrollere hydrogel under NIR -lys ved fototermisk effekt.

"Dette arbejde udnytter lys til at aktivere de dynamiske polymer-nanomaterialers interaktioner, "Sagde Gaharwar." Efter NIR -eksponering, MoS ₂ fungerer som et tværbindingsepicenter ved at forbinde med flere polymere kæder via defektdrevet klikkemi, hvilket er unikt. "

NIR -lys tillader intern dannelse af terapeutiske hydrogeler i kroppen til præcis lægemiddeltilførsel. Til kræftbehandling, de fleste lægemidler kan bevares i tumoren, hvilket vil lette bivirkningerne af kemoterapi. I øvrigt, NIR -lys kan generere varme inde i tumorerne for at ablere kræftceller, kendt som fototermisk terapi. Derfor, en synergetisk kombination af fototermisk terapi og kemoterapi har vist en højere effekt i at ødelægge kræftceller.