Un material de hidrogel emergente con la capacidad de degradarse y reformarse espontáneamente en el tracto gastrointestinal podría ayudar a los investigadores a desarrollar métodos más efectivos para la administración oral de fármacos.

"La mayoría de los medicamentos y nutrientes se absorben en el cuerpo en los intestinos, pero para llegar tienen que atravesar el estómago, un muy ácido, entorno hostil que puede interferir con las moléculas activas en los productos farmacéuticos, "dice Kelly Schultz, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Lehigh P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science.

Schultz y el doctorado en ingeniería química de cuarto año. estudiante Nan Wu está estudiando hidrogeles adaptables covalentes (CAH), que están siendo diseñados para liberar moléculas a medida que pierden polímero en el estómago pero luego se vuelven a gelificar por sí mismos, que protege las moléculas y les permite mantenerse activas para una entrega dirigida en los intestinos. La investigación en microrreología del equipo aparece en un artículo y en la ilustración de la portada del número actual de Materia blanda .

Para caracterizar el material y proporcionar información sobre su potencial farmacéutico, Wu ha reutilizado un dispositivo de microfluidos desarrollado originalmente en el laboratorio de Schultz para la investigación de telas y productos de cuidado del hogar para crear un "tracto gastrointestinal en un chip". La configuración experimental le permite intercambiar el entorno fluido alrededor del gel para imitar el entorno de pH de todos los órganos del tracto gastrointestinal. simulando cómo reaccionaría el material con el tiempo si se ingiriera.

Usando microrreología, Wu recopila datos de microscopía y mide cuántas partículas se mueven dentro del gel, con algunos experimentos que duran horas y otros que abarcan días, dependiendo del órgano digestivo que esté replicando. Wu rastrea las partículas utilizando un algoritmo que proporciona información científicamente significativa sobre las propiedades del material, que fue desarrollado originalmente por la profesora Kristi S. Anseth de la Universidad de Colorado en Boulder.

"Los CAH exhiben una gelificación espontánea inusual que es realmente sorprendente, ", Dice Schultz." Normalmente, los geles no se degradarán y luego se reformarán sin ningún estímulo adicional como lo hacen estos. Hemos demostrado la viabilidad de los CAH como medio de administración oral de fármacos y nutrientes, y ahora estamos empezando a trabajar en estudios de liberación molecular y agregando otros componentes para hacer los experimentos más complejos ".

Wu ha estado investigando estos materiales a lo largo de todo su doctorado. estudios, dice Schultz. "Está haciendo un trabajo increíble y está comprometida a comprender todos los aspectos de la investigación".

El laboratorio de investigación de Schultz se centra en la caracterización de andamios de gel coloidal y polimérico y el desarrollo de nuevas técnicas para caracterizar estos sistemas complejos. que juegan un papel importante en campos como el cuidado de la salud y los productos de consumo.

"Lo que hacemos con los biomateriales es algo único:hay mucho trabajo en la química de la reticulación y en el desarrollo de estos materiales, y hay mucha investigación en animales que los implanta y prueba, pero no hay mucho trabajo en el medio. Hay una gran cantidad de misterio entre diseñar un material y comprender qué sucede cuando está funcionando. Estamos tratando de encontrar nuevas formas en las que podamos replicar lo que sucede dentro de un animal o una persona y recopilar medidas importantes para conectar los puntos e informar más estudios ".