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I ricercatori creano i gel biocompatibili facendo uso di caffeina come catalizzatore

La caffeina è ben nota affinchè la sua capacità aiuti la gente a restare attenta, ma un gruppo dei ricercatori al MIT e a Brigham e dell'ospedale delle donne ora ha fornito un uso novello per questo stimolante chimico -- catalisi della formazione di polimeri.

Facendo uso di caffeina come catalizzatore, i ricercatori hanno inventato un modo creare i gel gommosi e biocompatibili che potrebbero essere usati per la consegna della droga ed altre applicazioni mediche.

“La maggior parte dei approcci del sintetico per i gel polimerici di sintetizzazione e dicollegamento ed altri materiali usano i catalizzatori o le circostanze che possono danneggiare le sostanze sensibili quali le droghe biologiche. Al contrario, qui abbiamo usato la chimica verde ed ingredienti di alimento comuni,„ dice Robert Langer, il professore di David H. Koch Institute al MIT e ad uno degli autori senior dello studio. “Crediamo che questi nuovi materiali potrebbero essere utili nella creazione gli apparecchi medici e dei delivery system nuovi della droga.„

In loro documento, che compare i biomateriali del giornale, i ricercatori hanno dimostrato che potrebbero caricare i gel con due droghe antimalariche e prevedono che il materiale potrebbe anche essere usato per portare altri tipi di droghe. Le droghe portate da questo genere di materiale potrebbero essere masticabili o più facile inghiottire, i ricercatori dicono.

“Realmente sta facendo appello a per le popolazioni pazienti, particolarmente i bambini, che incontrano difficoltà con inghiottire le capsule e le compresse,„ dice Giovanni Traverso, una filiale della ricerca all'istituto del Koch del MIT per ricerca sul cancro integrante e un ingegnere biomedico e di gastroenterologo a Brigham ed all'ospedale delle donne, che è egualmente un autore senior del documento.

Il precedente postdoc Angela DiCiccio, che del MIT è ora veramente alle scienze biologiche, la divisione di scienze biologiche di Google X, è l'autore principale del documento.

Impulso della caffeina

La fabbricazione dei gel del polimero richiede solitamente i catalizzatori del metallo, in grado di essere pericolosi se c'è ne del catalizzatore rimane nel materiale dopo che il gel è formato. Il gruppo del MIT ha voluto fornire un nuovo modo fare i gel facendo uso dei catalizzatori e dei prodotti base che sono basati sui prodotti alimentari e su altri materiali che sono sicuri da ingerire.

“Il nostro scopo era di provare a semplificare il metodo di fabbricazione e comunicare un profilo di sicurezza migliore dall'inizio usando i catalizzatori potenzialmente più sicuri,„ Traverso dice.

Sebbene la caffeina non sia stata usata per la sintesi chimica prima, ha ritirato l'attenzione dei ricercatori perché impianto-è derivata e può fungere da base debole, significante che elimina delicatamente i protoni da altre molecole. Egualmente ha una simile struttura ad alcune altre basi deboli organiche che sono state usate per catalizzare il tipo di reazione chimica stato necessario per formare questi gel -- la formazione di legami d'estere per creare un poliestere.

“I poliesteri tengono conto la progettazione intenzionale dei materiali ingestible fatti dalle risorse bioderived,„ DiCiccio dice. “Tuttavia, non è esistito alcuni catalizzatori che erano abbastanza delicati enchain queste molecole senza causare le reazioni indesiderate o richiedere l'alto calore eccellente. La nostra nuova piattaforma fornisce una soluzione elegante a questo problema facendo uso dei materiali economici e largamente delle chimiche accessibili.„

I ricercatori hanno deciso di usare la caffeina per indurre l'acido citrico, un altro materiale commestibile prodotto dagli impianti, per formare una rete del polimero con il polietilene glicole (PARITÀ), un polimero biocompatibile che è stato utilizzato in droghe e nei generi di consumo quale dentifricio in pasta per molte decadi.

Una volta mista con acido citrico e la PARITÀ e leggermente riscaldato, la caffeina apre un anello ossigeno-contenente nella PARITÀ, permettendo che reagisca con acido citrico alle catene del modulo che consistono di alternare le molecole della PARITÀ e dell'acido citrico. Se le molecole della droga sono presenti nella miscela, egualmente sono incorporate nelle catene.

Combini

I ricercatori hanno indicato che potrebbero caricare due droghe, artesunate e piperaquine di malaria, in questi polimeri. Potrebbero anche variare i beni chimici e meccanici del gel alterando la sua composizione. Hanno creato i gel che contengono o la PARITÀ o un altro polimero ha chiamato il glicol del polipropilene come pure alcuno che combinasse quei due polimeri nei rapporti differenti. Ciò li permettono di gestire i beni quale la resistenza del materiale, la sua struttura di superficie e la tariffa a cui le droghe sono rilasciate.

“Secondo cui l'applicazione può essere, o che droghe stanno incorporande, potreste combinarti per trovare una miscela ottimale,„ Traverso dice.

I gel possono anche essere impressi con i reticoli quale l'architettura di microscala trovata sulla superficie delle foglie del loto, che li permette di respingere l'acqua. L'alterazione dei tratti di superficie del materiale potrebbe aiutare i ricercatori a gestire quanto i gel si muovono rapidamente o lentamente tramite l'apparato digerente.

I gel risultanti contengono una piccola quantità di caffeina, approssimativamente la stessa di quella trovata in una tazza di tè. Nelle prove preliminari della sicurezza, i ricercatori non hanno trovato effetti nocivi in quattro tipi di cellule umane, o in ratti.