Jin Kim Montclare, profesor de ingeniería química y biomolecular, con afiliaciones en NYU Langone Health y NYU College of Dentistry, dirigió esta investigación con el primer autor Michael Meleties, compañero de doctorado estudiante Dustin Britton, asociada postdoctoral Priya Katyal, y la asistente de investigación de pregrado Bonnie Lin.

Debido a sus propiedades sintonizables, Los hidrogeles que comprenden polímeros sensibles a los estímulos se encuentran entre los andamios moleculares más atractivos porque su versatilidad permite aplicaciones en ingeniería de tejidos, administración de fármacos y otros campos biomédicos.

Los péptidos y las proteínas son cada vez más populares como bloques de construcción porque pueden estimularse para autoensamblarse en nanoestructuras como nanopartículas o nanofibras. que permite la gelificación, la formación de hidrogeles supramoleculares que pueden atrapar agua y moléculas pequeñas. Ingenieros para generar estos biomateriales inteligentes, están desarrollando sistemas que pueden responder a una multitud de estímulos, incluido el calor. Aunque los hidrogeles termosensibles se encuentran entre una clase de biomateriales proteicos ampliamente estudiada y bien comprendida, También se informa que se están logrando avances sustanciales en la incorporación de la respuesta a los estímulos, incluido el pH, luz, fuerza iónica, redox, así como la adición de pequeñas moléculas.

Los investigadores de NYU Tandon, quien informó previamente un hidrogel sensible formado usando una proteína en espiral, Q, expandieron sus estudios para identificar la gelificación de la proteína Q a distintas temperaturas y condiciones de pH.

Utilizando microscopía electrónica de transmisión, reología y análisis estructurales, observaron que Q se autoensambla y forma hidrogeles a base de fibras que exhiben un comportamiento de temperatura de solución crítica superior (UCST) con propiedades elásticas aumentadas a pH 7,4 y pH 10. A pH 6, sin embargo, Q forma nanopartículas polidispersas, que no se autoensamblan ni se gelifican. La alta carga neta positiva de Q a pH 6 crea una repulsión electrostática significativa, impidiendo su gelificación. Este estudio potencialmente guiará el desarrollo de nuevos andamios y biomateriales funcionales que sean sensibles a estímulos biológicamente relevantes.

Montclare explicó que el comportamiento de la fase de temperatura de solución crítica superior (UCST) se caracteriza por una solución que formará un hidrogel cuando se enfría por debajo de una temperatura crítica.

"En nuestro caso, se debe a la reticulación / entrelazamiento físico de las fibras que forma nuestro hidrogel a base de fibras cuando se enfría, " ella dijo, agregando que cuando la temperatura se eleva por encima de la temperatura crítica, el hidrogel vuelve a la solución y la mayoría de las fibras deben desenredarse.

"En nuestro estudio, observamos cómo este proceso se ve afectado por el pH. Creemos que la alta carga neta de la proteína a pH 6 crea repulsiones electrostáticas que evitan que la proteína se ensamble en fibras y luego en hidrogeles. mientras que a un pH más alto donde habría menos repulsión electrostática, la proteína puede ensamblarse en fibras que luego pueden someterse a gelificación ".