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Les chercheurs produisent les gels biocompatibles utilisant la caféine comme catalyseur

La caféine est réputée pour que sa capacité aide des gens à rester vigilants, mais une équipe de recherche chez le MIT et le Brigham et l'hôpital des femmes a maintenant proposé une utilisation nouvelle pour ce stimulant chimique -- catalyse de la formation des matériaux de polymère.

Utilisant la caféine comme catalyseur, les chercheurs ont trouvé un moyen de produire les gels gommeux et biocompatibles qui pourraient être employés pour la distribution de médicament et d'autres applications médicales.

« Les approches les plus synthétiques pour les gels polymères de synthésisation et d'édition absolue et d'autres matériaux emploient les catalyseurs ou les conditions qui peuvent endommager les substances sensibles telles que les médicaments biologiques. En revanche, ici nous avons employé la chimie verte et les ingrédients de nourriture courants, » dit Robert Langer, professeur de David H. Koch Institute au MIT et à un des auteurs supérieurs de l'étude. « Nous croyons que ces matériaux neufs pourraient être utiles en produisant les matériels médicaux et les systèmes de distribution neufs de médicament. »

En leur papier, qui apparaît les biomatériaux de tourillon, les chercheurs ont expliqué qu'ils pourraient charger les gels avec des deux médicaments antimalariques, et ils prévoient que le matériau pourrait également être employé pour transporter d'autres types de médicaments. Les médicaments transportés par ce genre de matériau pourraient être à mâcher ou plus facile à avaler, les chercheurs disent.

« Il lance un appel réellement pour des populations des patients, particulièrement les enfants, qui ont la difficulté avec avaler des capsules et des tablettes, » dit Giovanni Traverso, une société apparentée de recherches à l'institut de Koch du MIT pour la cancérologie intégratrice et un technicien de gastro-entérologue et biomédical à Brigham et à hôpital des femmes, qui est également un auteur supérieur du papier.

Le postdoc ancien Angela DiCiccio, qui de MIT est maintenant vraiment aux sciences de la vie, la division des sciences de la vie de Google X, est l'auteur important du papier.

Saut de pression de caféine

Effectuer des gels de polymère exige habituellement les catalyseurs en métal, qui pourraient être risqués si le catalyseur l'un des reste dans le matériau après que le gel soit formé. L'équipe de MIT a voulu proposer une voie neuve d'effectuer des gels utilisant les catalyseurs et les produits de départ qui sont basés sur les produits alimentaires et d'autres matériaux il est sûr ingérer que.

« Notre objectif était d'essayer de simplifier la méthode de fabrication et transmettre un profil de sécurité amélioré du début à l'aide des catalyseurs potentiellement plus sûrs, » Traverso dit.

Bien que la caféine n'ait pas été employée pour la synthèse chimique avant, elle a attiré l'attention des chercheurs parce qu'elle centrale-est dérivée et peut agir en tant que faible base, signifiant qu'elle retire doucement des protons d'autres molécules. Elle a également une structure assimilée à quelques autres faibles bases organiques qui ont été employées pour catalyser le type de réaction chimique requis pour former ces gels -- la formation des liaisons d'ester pour produire un polyester.

Les « polyester tiennent compte du modèle intentionnel des matériaux ingestible effectués à partir des moyens bioderived, » DiCiccio dit. « Cependant, là n'a pas existé aucun catalyseur qui étaient assez doux pour enchain ces molécules sans entraîner des réactions non désirées ou exiger le feu vif superbe. Notre plate-forme neuve fournit une solution au problème élégante utilisant les matériaux peu coûteux et grand les chimies accessibles. »

Les chercheurs ont décidé d'employer la caféine pour induire l'acide citrique, un autre matériau comestible produit par des centrales, pour former un réseau de polymère avec le polyéthylène glycol (ANCRAGE), un polymère biocompatible qui a été employé dans les médicaments et des produits de consommation tels que le dentifrice pendant beaucoup de décennies.

Une fois mélangée à de l'acide citrique et à l'ANCRAGE, et légèrement passionné, la caféine ouvrent une sonnerie oxygène-contenante dans l'ANCRAGE, lui permettant de réagir avec de l'acide citrique aux réseaux de forme qui se composent alterner des molécules d'ANCRAGE et d'acide citrique. Si les molécules de médicament sont présentes dans le mélange, elles deviennent également comportées aux réseaux.

Mélange et correspondance

Les chercheurs ont prouvé qu'ils pourraient charger deux médicaments, artesunate et piperaquine de malaria, dans ces polymères. Ils pourraient également varier les propriétés chimiques et mécaniques du gel en modifiant sa composition. Ils ont produit les gels qui contiennent un ANCRAGE ou un glycol appelé différent de polypropylène de polymère, ainsi qu'une partie qui combinent ces deux polymères dans différents rapports. Ceci leur permet de régler des propriétés telles que la force de matériau, sa structure extérieure, et le régime auquel les médicaments sont relâchés.

« Selon ce qu'être l'application peut, ou quels médicaments sont comportés, vous pourriez se mélanger et correspondance pour trouver un mélange optimal, » Traverso dit.

Les gels peuvent également être imprimés avec des configurations telles que l'architecture de micro-échelle trouvée sur la surface des lames de lotus, qui leur permet de repousser l'eau. La modification des traits extérieurs du matériau pourrait aider des chercheurs à régler à quelle rapidité ou lentement les gels déménagent par le tube digestif.

Les gels donnants droit contiennent un peu de caféine, rugueux la même que cela trouvé dans une cuvette de thé. Dans les tests préliminaires de sécurité, les chercheurs n'ont trouvé aucun effet néfaste dans quatre types de cellules humaines, ou chez les rats.