(PhysOrg.com) -- Les ingénieurs des universités Duke et Harvard ont développé une "éponge magnétique" qui, après implantation dans un patient, peut "extraire" les médicaments, cellules, ou d'autres agents lors du passage d'un aimant.

Les chercheurs démontrent que le nouveau matériau – appelé ferrogel macroporeux – peut être compressé jusqu'à 70 % par un champ magnétique appliqué. La compression réversible force rapidement les médicaments, cellules, ou des protéines incorporées dans le ferrogel.

Alors que les biomatériaux poreux sont utilisés aujourd'hui comme échafaudages pour la régénération tissulaire et la thérapie cellulaire, ils sont pour la plupart passifs en ce que le médicament ou les cellules diffusent ou migrent généralement hors des matériaux. Le nouvel échafaudage que les ingénieurs de Duke et Harvard ont développé, d'autre part, peut être contrôlé par des signaux externes pour libérer des médicaments et des cellules sur commande.

Le ferrogel macroporeux contient des nanoparticules de fer magnétiques, qui répondent aux champs magnétiques. Tout aussi important, les chercheurs ont dit, le nouveau ferrogel a des pores beaucoup plus grands que les ferrogels existants.

"Ces pores plus gros nous permettent d'utiliser des médicaments avec des molécules plus grosses telles que des protéines et des cellules, et entraîner une compression beaucoup plus importante en présence d'un champ magnétique, " a déclaré Xuanhe Zhao, professeur adjoint de génie mécanique et de science des matériaux à la Duke’s Pratt School of Engineering. Zhao a effectué une grande partie du travail alors qu'il était boursier postdoctoral à la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) dans le laboratoire de David Mooney, Robert P. Pinkas, professeur de bio-ingénierie et membre principal du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering à Harvard.
Les gros pores ont été créés en congelant le ferrogel.

« Quand vous congelez un gel, l'eau à l'intérieur cristallise et endommage une partie du gel, ", a déclaré Zhao. « Après avoir fondu, un «trou» est laissé derrière. En variant la température et la durée de congélation, nous pouvons contrôler la taille des pores.

« Contrairement aux échafaudages conventionnels, notre ferrogel nous donne un grand contrôle actif sur tout ce qu'il doit être administré, ", a déclaré Zhao. « Par exemple, on peut faire varier la taille des pores ou le niveau de magnétisme, selon la façon dont le ferrogel est traité.

Les résultats de l'étude ont été publiés en ligne dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

Les scientifiques ont testé des ferrogels chargés de cellules humaines et de souris dans des modèles animaux, et ont été encouragés par la façon dont le ferrogel a répondu à la stimulation magnétique.

« C'est la première manifestation, au meilleur de notre connaissance, de l'utilisation de ces ferrogels poreux pour la délivrance contrôlée de cellules, », a déclaré Mooney. « Plus largement, cela fournit la première démonstration de la libération à la demande de cellules à partir d'échafaudages poreux, ce qui pourrait conduire à une utilisation généralisée dans la régénération tissulaire et d'autres thérapies cellulaires.

Mooney a également déclaré qu'il serait possible de placer des cellules vivantes dans les ferrogels qui pourraient éventuellement produire de nouvelles cellules pendant des années.

« Alors que cette étude particulière portait sur la capacité de fournir des médicaments et des cellules à la demande, nous nous attendons également à ce que ces ferrogels puissent avoir des applications beaucoup plus larges, y compris servir d'actionneurs et de capteurs dans les domaines biomédicaux et autres, grâce à leur changement de volume important et rapide sous magnétisme, », a déclaré Mooney.

Ces ferrogels sont constitués d'une substance biodégradable, ils n'auraient donc pas besoin d'être supprimés, disaient les scientifiques.

Les autres membres de l'équipe de recherche étaient Jaeyun Kim, Christine Cézar, Nathanial Huebsch, Kangwon Lee, et Kamal Bouhadir, tous de Harvard. La recherche a été soutenue par les National Institutes of Health, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Harvard, et duc.