Nuevos avances científicos

Aplicación de luz a hidrogeles a través de nanomateriales, nuevo paso en la biomedicina

Los hidrogeles sensibles a la luz son una clase emergente de materiales utilizados para desarrollar dispositivos médicos no invasivos, que no requieren contacto, más precisos y que pueden controlarse de una mejor forma.

Científico analizando una muestra en el microscopio
Científico analizando una muestra en el microscopio

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18.09.2021 - 00:20

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Los hidrogeles se utilizan de forma común dentro del cuerpo con el objetivo de contribuir en la regeneración de tejidos y posibilitar la administración de fármacos. Sin embargo, una vez dentro, pueden ser difíciles de controlar para un uso óptimo. Partiendo de este problema, un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Texas A&M está desarrollando una nueva forma de manipular estos geles mediante el uso de luz.

El estudiante graduado Patrick Lee, y el doctor Akhilesh Gaharwar, profesor asociado, están desarrollando una nueva clase de hidrogeles que pueden aprovechar la luz de múltiples maneras. La luz es una fuente de energía particularmente atractiva ya que puede limitarse a un área predefinida y ajustarse con precisión según el tiempo o la intensidad de la exposición que se requiera. Su investigación ha sido publicada recientemente en la revista Advanced Materials.[banner-DFP_1]

Los hidrogeles sensibles a la luz son una clase emergente de materiales utilizados para desarrollar dispositivos médicos no invasivos, que no requieren contacto, más precisos y que pueden controlarse de una mejor forma en una amplia gama de aplicaciones biomédicas, incluida la terapia fototérmica, la terapia fotodinámica, la administración de fármacos y la medicina regenerativa.

Lee explica que los biomateriales sensibles a la luz se emplean de forma habitual en el campo de la biomedicina; sin embargo, las fuentes de luz actuales, como la luz ultravioleta y la luz visible, no pueden penetrar lo suficiente en el tejido para interactuar con el hidrogel. En cambio, el equipo está investigando la luz del infrarrojo cercano (NIR, por sus siglas en inglés), que tiene una mayor profundidad de penetración.

Los biomateriales sensibles a la luz se emplean de forma habitual en el campo de la biomedicina; sin embargo, las fuentes de luz actuales, como la luz ultravioleta y la luz visible, no pueden penetrar lo suficiente en el tejido para interactuar con el hidrogel

Los investigadores trabajan utilizando una nueva clase de nanomateriales bidimensionales denominada como disulfuro de molibdeno (MoS2), que ha mostrado una toxicidad insignificante para las células y una absorción NIR superior. 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.[banner-DFP_4]

En el estudio anterior del grupo publicado en Advanced Materials, ciertos polímeros reaccionan con nanohojas de MoS2 para formar hidrogeles. Sobre la base de este descubrimiento, el equipo utiliza además nanohojas de MoS2 y polímeros termorresponsables para controlar el hidrogel bajo luz NIR por efecto fototérmico.

"Este trabajo aprovecha la luz para activar las interacciones dinámicas polímero-nanomateriales", afirma Gaharwar. "Tras la exposición a NIR, MoS2 actúa como un epicentro de reticulación al conectarse con múltiples cadenas poliméricas a través de la química de clic impulsada por defectos, que es única".

La luz NIR permite la formación interna de hidrogeles terapéuticos en el cuerpo para administrar de forma más precisa el fármaco. Para la terapia del cáncer, la mayoría de los medicamentos se pueden retener dentro del tumor, lo que aliviará 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 ha demostrado una mayor eficacia en la destrucción de las células cancerosas.

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