Los hidrogeles son comúnmente utilizados en aplicaciones médicas para la administración de medicamentos o para tratamientos de medicina regenerativa. Sin embargo, una vez dentro del cuerpo, pueden ser difíciles de controlar para asegurar un uso óptimo. Un equipo de investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Texas A&M está desarrollando una nueva forma de manipular el gel, mediante el uso de luz.
El equipo de investigación, liderado por el estudiante de posgrado Patrick Lee y el profesor asociado Dr. Akhilesh Gaharwar, están desarrollando una nueva clase de hidrogeles que pueden aprovechar la luz de muchas maneras. La luz es una fuente de energía particularmente atractiva, ya que puede limitarse a un área predefinida, así como ajustarse por el tiempo o la intensidad de la exposición a la luz.
Hidrogeles de nanomateriales iluminados con luz del infrarrojo cercano
Los hidrogeles sensibles a la luz son una clase emergente de materiales utilizados para desarrollar dispositivos médicos no invasivos, sin contacto, precisos y controlabes en una amplia gama de aplicaciones biomédicas, incluyendo la fototermia, terapia fotodinámica, administración de fármacos y medicina regenerativa.
Sin embargo, las fuentes de luz actuales, como la luz ultravioleta y la luz visible, no pueden penetrar lo suficiente en el tejido como para interactuar con el hidrogel. En su lugar, el equipo está investigando la luz del infrarrojo cercano (NIR), que tiene una mayor profundidad de penetración.
Para ello, se está utilizando una nueva clase de nanomateriales bidimensionales, conocidos como disulfuro de molibdeno (MoS2), que ha mostrado una toxicidad insignificante para las células y una absorción superior del NIR. Estas nanohojas con alta eficiencia de conversión fototérmica pueden absorber y convertir la luz NIR en calor, que se puede desarrollar para controlar los materiales termorreceptivos.
Basándose en descubrimientos previos, donde se demostró como ciertos polímeros reaccionan con nanohojas de MoS2 para formar hidrogeles, el equipo utiliza nanohojas de MoS2 y polímeros termorreceptivos para controlar el hidrogel bajo la luz NIR por efecto fototérmico.
La luz NIR permite la formación interna de hidrogeles terapéuticos en el cuerpo para una administración precisa de medicamentos. Para la terapia contra el 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 abatir a las células cancerosas, conocida como terapia fototérmica. Por lo tanto, una combinación sinérgica de terapia fototérmica y quimioterapia ha demostrado una mayor eficacia en la destrucción de células cancerosas.
Los resultados de la investigación fueron publicados recientemente en la revista científica “Advanced Materials”.
Créditos de imagen de portada: Dr. Akhilesh Gaharwar/Texas A&M Engineering
