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Nanostructured-Gele für Medikamentenverabreichung und Gewebe-Technik

Published on November 19, 2012 at 3:38 AM

Gele, das in das Gehäuse, tragende Drogen eingespritzt werden kann, oder Zellen, die regenerieren, Gewebe, Griffversprechen für die Behandlung vieler Arten der Krankheit, einschließlich Krebs beschädigten. Jedoch behalten diese injizierbaren Gele nicht immer ihre feste Zelle einmal innerhalb des Gehäuses bei.

Wenn das neues Scherverringerungshydrogel (Oberseite) zur Gehäusetemperatur geheizt wird, verbinden Polymerketten zusammen, um ein Verstärkungsnetz zu bilden, das die Stabilität des Gels (Unterseite) verbessert. Bild: Matt-Glassman
 

MIT-Chemieingenieure haben jetzt ein injizierbares Gel konstruiert, das auf die hohe Temperatur des Gehäuses reagiert, indem es ein Verstärkungsnetz bildet, das das Gel viel dauerhafter macht und es in einem längeren Zeitabschnitt arbeiten lässt.

Das Forschungsteam, geführt von Bradley Olsen, ein Assistenzprofessor der Industriechemie, beschrieb die neuen Gele in einem neuen Punkt der Zapfen Fortgeschrittenen FunktionsMaterialien. Führender Autor des Papiers ist Matthew-Glassman, ein Student im Aufbaustudium in Olsens Labor. Jacqueline Chan, ein ehemaliger Gaststudent an MIT, ist auch ein Autor.

Olsen und seine Studenten arbeiteten mit einer Familie von den Gelen, die als Scherverringerungshydrogele bekannt sind, die eine eindeutige Fähigkeit haben, zwischen die fest ähnlichen und Flüssigkeit ähnlichen Zustände zu schalten. Wenn sie mechanischer Belastung - wie durch eine Düsennadel gedrückt werden - diese Gele freigelegt werden, fließen wie Flüssigkeit. Aber einmal innerhalb des Gehäuses, gehen die Gele zu ihrem normalen fest ähnlichen Zustand zurück.

Jedoch ist ein Nachteil dieser Materialien, dass, nachdem sie in das Gehäuse eingespritzt sind, sie für mechanische Belastungen noch anfällig sind. Wenn solche Drücke sie den Übergang zu einem Flüssigkeit ähnlichen Zustand wieder durchmachen lassen, können sie auseinander fallen.

„Die Schere, die verdünnt, ist in sich selbst nicht dauerhaft,“ sagt Olsen. „Wie Sie einen Übergang von nicht dauerhaftem durchmachen, das gefordert wird eingespritzt zu werden, zu sehr dauerhaftem, das wird gefordert für eine lange, nützliche Implantatslebensdauer?“

Das MIT-Team beantwortete diese Frage, indem es ein Verstärkungsnetz innerhalb ihrer Gele erstellte, das aktiviert ist, nur wenn das Gel zur Gehäusetemperatur geheizt wird (37 Grad Celsius).

Scherverringerungsgele können mit vielen verschiedenen Materialien gemacht werden (einschließlich Polymere wie Polyäthylenglykol oder KLAMMER), aber Olsens Labor konzentriert sich auf Proteinhydrogele, die appellieren, weil sie verhältnismäßig leicht konstruiert werden können, um biologische Funktionen wie zellulärer Beitritt und Zellsystemumstellung zu fördern.

Die Proteinhydrogele in dieser Studie bestehen aus den lose gepackten Proteinen, die durch Links zwischen den Proteinabschnitten zusammengehalten werden, die als aufgerollte Ringe bekannt sind, die sich bilden, wenn zwei oder drei schraubenartige Proteine in eine ropelike Zelle umwickeln.

Die MIT-Forscher konstruierten ihr Hydrogel, um ein zweites Verstärkungsnetz zu umfassen, das Gestalt annimmt, wenn die Polymere, die zu den Enden jedes Proteins befestigt werden, zusammen binden. Bei den niedrigeren Temperaturen sind diese Polymere im Wasser löslich, also schwimmen sie frei in das Gel. Jedoch wenn sie zur Gehäusetemperatur geheizt werden, werden sie unlöslich und aus der wässrigen Lösung heraus unterschiedlich. Dieses lässt sie zusammen verbinden und ein starkes Gitter innerhalb des Gels bilden und macht es viel dauerhafter.

Die Forscher fanden, dass Gele mit diesem Verstärkungsnetz viel langsamer waren zu vermindern, als freigelegt mechanischer Belastung und beträchtlich steifer waren. Dieses bietet eine viel versprechende Methode an, die Tendenz von Scherverringerungsmaterialien zu vereiteln, im Gehäuse einmal abzufressen, sagt Jason Burdick, ein außerordentlicher Professor von Biotechnik an der Universität von Pennsylvanien.

„Gebäude in diesem Sekundärnetzwerk, das auf einem anderen Baumuster Vorrichtung basiert, ist eine sehr elegante Methode auszugleichen, dass Hindernis durch materielle Auslegung,“ sagt Burdick, der nicht Teil des Forschungsteams war.

Ein Anderer Vorteil dieser Gele ist, dass sie justiert werden können, um im Laufe der Zeit zu vermindern, die für langfristige Drogenfreigabe nützlich sein würden. Die Forscher arbeiten jetzt an Methoden, dieses Merkmal sowie integrierenden verschiedenen Baumustern von biologischen Funktionen in die Gele zu steuern.

Die Forschung wurde durch das US-Armee-Forschungs-Büro durch Institut MITS für Soldat-Nanotechnologien (ISN) finanziert. Mögliche Anwendungen dieser nanostructured Gele zur Soldatmedizin umfassen das Verhindern des Blutverlustes, der beschleunigenden Wundheilung und des Schützens gegen Infektion und Krankheit.

Quelle: http://www.mit.edu/

Last Update: 19. November 2012 04:31

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