Los hidrogeles son materiales poliméricos que pueden absorber una gran cantidad de agua, haciéndolos flexibles como tejido humano. Se utilizan en una serie de aplicaciones médicas, incluyendo lentes de contacto, gasas de heridas, y reconstrucción facial.

Los hidrogeles también se pueden utilizar en la administración de fármacos, por ejemplo, como recubrimientos para medicamentos. Sin embargo, Aún quedan dudas sobre la eficacia de la administración del fármaco, ya que no está claro cómo las proteínas de su cuerpo interactúan con los hidrogeles.

"Si pone un hidrogel en su cuerpo, hay proteínas en su cuerpo que luego pueden interactuar con ese material, "dijo Lydia Kisley, Beckman-Brown Interdisciplinario Postdoctoral Fellow. "Lo ideal es que las proteínas mantengan su función y su estructura, por lo que no hay efectos adversos ".

Kisley, un químico, y otros investigadores del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Illinois utilizaron recientemente Fast Relaxation Imaging (FReI) para investigar la estabilidad de plegamiento y la dinámica de las proteínas dentro de los hidrogeles de poliacrilamida. Sus hallazgos se publican en "Imágenes directas de estabilidad de proteínas y cinética de plegamiento en hidrogeles" en Materiales e interfaces aplicados de ACS .

"Estamos tratando de comprender cómo se comportan las proteínas en estos entornos materiales, "Dijo Kisley." No hay muchas herramientas disponibles para hacer eso. Este artículo fue la primera demostración de la nueva técnica de imagen para comprender las proteínas en un material ".

El grupo utilizó un microscopio de fluorescencia en el laboratorio de Martin Greubele, profesor de química y miembro del Grupo de Nanoelectrónica y Nanomateriales de Beckman. FReI detecta el despliegue de proteínas in situ mediante imágenes de cambios en la transferencia de energía de resonancia de fluorescencia (FRET) después de perturbaciones de salto de temperatura.

"Lo único que agregamos aquí con el microscopio es un cambio de temperatura. Al usar este cambio de temperatura muy rápido, podemos decir cómo responde la proteína a la temperatura y qué tan estable es. Y cómo el confinamiento y la química del hidrogel también cambian la estabilidad de la proteína, "Dijo Kisley.

La función de la proteína proviene de cómo se pliega, Explicó Kisley. Para comprender cómo funcionan las proteínas que componen algunos medicamentos, es fundamental comprender cómo se pliegan.

El grupo determinó que el hidrogel aumenta la estabilidad de las proteínas, acelera la relajación del plegado, y promueve la unión irreversible en la interfaz solución-gel.

"Aunque estos materiales son muy compatibles, ya que tienen un alto contenido de agua, Descubrimos que a bajas temperaturas cuando la proteína se desdobla está bien, pero una vez que la proteína comienza a desplegarse un poco, comenzará a adherirse al material, y en realidad puede promover que más proteínas se agreguen y se adhieran a él, por lo que sugiere que la proteína se desestabiliza un poco, "Dijo Kisley.

"Era un sistema más complicado de lo que esperábamos. Pensé que sería simple, pero eso es bastante común en la ciencia, donde las cosas terminan siendo más complicadas de lo esperado ".

La beca de Kisley en el Instituto Beckman le ha permitido conectar su investigación doctoral en difusión y adsorción de proteínas en hidrogeles con el plegamiento de proteínas en hidrogeles y muestras adicionales de superficies y cepillos de polímero.

Ella planea investigar si los comportamientos que vemos en un gel 3D más grande también ocurren en una superficie más pequeña. entorno a nanoescala.