Les hydrogels sont couramment utilisés à l'intérieur du corps pour aider à la régénération des tissus et à l'administration de médicaments. Cependant, une fois à l'intérieur, ils peuvent être difficiles à contrôler pour une utilisation optimale. Une équipe de chercheurs du département de génie biomédical de la Texas A&M University développe une nouvelle façon de manipuler le gel en utilisant la lumière.

L'étudiant diplômé Patrick Lee et le Dr Akhilesh Gaharwar, professeur agrégé, développent une nouvelle classe d'hydrogels qui peuvent tirer parti de la lumière de multiples façons. La lumière est une source d'énergie particulièrement attrayante car elle peut être confinée à une zone prédéfinie ainsi qu'être affinée par le temps ou l'intensité de l'exposition à la lumière. Leurs travaux ont été récemment publiés dans la revue Matériaux avancés .

Les hydrogels sensibles à la lumière sont une classe émergente de matériaux utilisés pour le développement non invasif, sans contact, dispositifs médicaux précis et contrôlables dans une large gamme d'applications biomédicales, y compris la thérapie photothermique, la thérapie photodynamique, délivrance de médicaments et médecine régénérative.

Lee a déclaré que les biomatériaux sensibles à la lumière sont souvent utilisés dans des applications biomédicales; cependant, sources lumineuses actuelles, comme la lumière ultraviolette et la lumière visible, ne peut pas suffisamment pénétrer dans le tissu pour interagir avec l'hydrogel. Au lieu, l'équipe recherche la lumière proche infrarouge (NIR), qui a une profondeur de pénétration plus élevée.

L'équipe utilise une nouvelle classe de nanomatériaux bidimensionnels connus sous le nom de bisulfure de molybdène (MoS 2 ), qui a montré une toxicité négligeable pour les cellules et une absorption NIR supérieure. Ces nanofeuilles à haute efficacité de conversion photothermique peuvent absorber et convertir la lumière NIR en chaleur, qui peuvent être développés pour contrôler les matériaux thermosensibles.

Dans la précédente étude du groupe publiée dans Matériaux avancés , certains polymères réagissent avec le MoS 2 nanofeuillets pour former des hydrogels. Fort de cette découverte, l'équipe utilise en outre des nanofeuilles de MoS2 et des polymères thermosensibles pour contrôler l'hydrogel sous lumière NIR par effet photothermique.

« Ce travail exploite la lumière pour activer les interactions dynamiques polymère-nanomatériaux, " a déclaré Gaharwar. " Lors de l'exposition NIR, MoS 2 agit comme un épicentre de réticulation en se connectant à plusieurs chaînes polymères via une chimie de clic basée sur les défauts, qui est unique."

La lumière NIR permet la formation interne d'hydrogels thérapeutiques dans le corps pour une administration précise du médicament. Pour le traitement du cancer, la plupart des médicaments peuvent être retenus dans la tumeur, ce qui atténuera les effets secondaires de la chimiothérapie. De plus, La lumière NIR peut générer de la chaleur à l'intérieur des tumeurs pour procéder à l'ablation des cellules cancéreuses, connue sous le nom de thérapie photothermique. Par conséquent, une combinaison synergique de thérapie photothermique et de chimiothérapie a montré une plus grande efficacité dans la destruction des cellules cancéreuses.