Un matériau hydrogel émergent ayant la capacité de se dégrader et de se reformer spontanément dans le tractus gastro-intestinal pourrait aider les chercheurs à développer des méthodes plus efficaces pour l'administration orale de médicaments.

"La majorité des médicaments et des nutriments sont absorbés dans le corps dans les intestins, mais pour y arriver, ils doivent traverser l'estomac - un produit très acide, environnement hostile pouvant interférer avec les molécules actives des produits pharmaceutiques, " dit Kelly Schultz, professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire au P.C. de l'Université de Lehigh. Collège Rossin d'ingénierie et de sciences appliquées.

Schultz et doctorat en génie chimique de quatrième année. l'étudiante Nan Wu étudie les hydrogels adaptables covalents (CAH), qui sont conçus pour libérer des molécules au fur et à mesure qu'elles perdent du polymère dans l'estomac mais se re-gelent ensuite d'elles-mêmes, qui protège les molécules et leur permet de rester actives pour une livraison ciblée dans les intestins. Les recherches de l'équipe en microrhéologie sont présentées dans un article et une illustration de la couverture intérieure du numéro actuel de Matière molle .

Pour caractériser le matériau et donner un aperçu de son potentiel pharmaceutique, Wu a réutilisé un dispositif microfluidique développé à l'origine dans le laboratoire de Schultz pour la recherche sur les tissus et les produits d'entretien ménager afin de créer un « tractus gastro-intestinal sur puce ». La configuration expérimentale lui permet d'échanger l'environnement fluide autour du gel pour imiter l'environnement de pH de tous les organes du tractus gastro-intestinal, simuler la façon dont le matériau réagirait au fil du temps s'il était ingéré.

En utilisant la microrhéologie, Wu collecte des données de microscopie et mesure la quantité de particules dans le gel qui bougent, avec certaines expériences prenant des heures et d'autres s'étalant sur plusieurs jours, selon l'organe digestif qu'elle réplique. Wu suit les particules à l'aide d'un algorithme qui fournit des informations scientifiquement significatives sur les propriétés du matériau, qui a été développé à l'origine par le professeur Kristi S. Anseth de l'Université du Colorado à Boulder.

"Les CAH présentent une re-gélation spontanée inhabituelle qui est vraiment surprenante, " dit Schultz. " En général, les gels ne se dégraderont pas et ne se reformeront pas sans stimuli ajoutés comme ils le font. Nous avons démontré la viabilité des CAH en tant que moyen d'administration orale de médicaments et de nutriments, et maintenant nous commençons à travailler sur des études de libération moléculaire et à ajouter d'autres composants pour rendre les expériences plus complexes. »

Wu a étudié ces matériaux tout au long de son doctorat. études, dit Schultz. "Elle fait un travail incroyable et s'engage à comprendre tous les aspects de la recherche."

Le laboratoire de recherche de Schultz se concentre sur la caractérisation des échafaudages de gel colloïdal et polymère et le développement de nouvelles techniques pour caractériser ces systèmes complexes, qui jouent un rôle important dans des domaines tels que les soins de santé et les produits de consommation.

"Ce que nous faisons dans les biomatériaux est quelque peu unique :il y a beaucoup de travail sur la chimie de la réticulation et le développement de ces matériaux, et il y a beaucoup de recherches sur les animaux qui les implantent et les testent, mais il n'y a pas beaucoup de travail au milieu. Il y a beaucoup de mystère entre la conception d'un matériau et la compréhension de ce qui se passe lorsqu'il fonctionne. Nous essayons de trouver de nouvelles façons de reproduire ce qui se passe à l'intérieur d'un animal ou d'une personne et de collecter des mesures importantes pour relier les points et éclairer d'autres études. »