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Os pesquisadores criam geles biocompatible usando a cafeína como o catalizador

A cafeína é conhecida para que sua capacidade ajude o alerta da estada dos povos, mas uma equipe dos pesquisadores no MIT e no Brigham e do hospital das mulheres veio agora acima com um uso novo para este estimulante químico -- catalisando a formação de materiais de polímero.

Usando a cafeína como um catalizador, os pesquisadores planejaram uma maneira de criar os geles gomosos, biocompatible que poderiam ser usados para a entrega da droga e outras aplicações médicas.

“As aproximações as mais sintéticas para geles poliméricos de sintetização e deligamento e outros materiais usam os catalizadores ou as circunstâncias que podem danificar substâncias sensíveis tais como drogas biológicas. Ao contrário, aqui nós usamos a química verde e ingredientes de alimento comuns,” diz Robert Langer, professor de David H. Koch Instituto no MIT e em um dos autores superiores do estudo. “Nós acreditamos que estes materiais novos poderiam ser úteis em criar sistemas novos dos dispositivos médicos e de entrega da droga.”

Em seu papel, que aparece os matérias biológicos do jornal, os pesquisadores demonstraram que poderiam carregar os geles com as duas drogas antimaláricas, e esperam que o material poderia igualmente ser usado para levar outros tipos de drogas. As drogas levadas por este tipo do material poderiam ser chewable ou mais fácil engulir, os pesquisadores dizem.

“Está apelando realmente para populações pacientes, especialmente as crianças, que têm a dificuldade com absorção de cápsulas e de tabuletas,” dizem Giovanni Traverso, uma filial da pesquisa no instituto do Koch do MIT para a investigação do cancro Integrative e um coordenador do gastroenterologista e o biomedicável em Brigham e em hospital das mulheres, que é igualmente um autor superior do papel.

O postdoc anterior Angela DiCiccio do MIT, que está agora certamente em ciências da vida, a divisão de ciências da vida de Google X, é o autor principal do papel.

Impulso da cafeína

Fazer geles do polímero exige geralmente os catalizadores do metal, que poderiam ser perigosos se algum do catalizador permanece no material depois que o gel está formado. A equipe do MIT quis vir acima com uma maneira nova de fazer geles usando os catalizadores e os materiais começar que são baseados nos produtos alimentares e nos outros materiais que são seguros de ingerir.

“Nosso objetivo era tentar simplificar o método da fabricação e para dar desde o início um perfil de segurança melhorado usando catalizadores potencial mais seguros,” Traverso diz.

Embora a cafeína não fosse usada para a síntese química antes, desenhou a atenção dos pesquisadores porque planta-é derivada e pode actuar como uma base fraca, significando que remove delicadamente os protão de outras moléculas. Igualmente tem uma estrutura similar a algumas outras bases fracas orgânicas que foram usadas para catalisar o tipo de reacção química necessário formar estes geles -- a formação de ligações de éster para criar um poliéster.

Os “poliésteres permitem o projecto intencional dos materiais ingestible feitos dos recursos bioderived,” DiCiccio diz. “Contudo, não existiu nenhuns catalizadores que eram suaves bastante enchain estas moléculas sem causar reacções indesejáveis ou exigir o calor elevado super. Nossa plataforma nova fornece uma solução elegante a este problema usando materiais baratos e amplamente química acessíveis.”

Os pesquisadores decidiram usar a cafeína para induzir o ácido cítrico, um outro material comestível produzido por plantas, para formar uma rede do polímero junto com o glicol de polietileno (PEG), um polímero biocompatible que fosse usado nas drogas e nos produtos de consumo tais como o dentífrico por muitas décadas.

Quando misturada com o ácido cítrico e o PEG, e ligeira caloroso, a cafeína abre um anel decontenção no PEG, permitindo que reaja com o ácido cítrico às correntes do formulário que consistem alternar moléculas do PEG e do ácido cítrico. Se as moléculas da droga estam presente na mistura, igualmente tornam-se incorporadas nas correntes.

Mistura e fósforo

Os pesquisadores mostraram que poderiam carregar dois drogas, artesunate e piperaquine da malária, nestes polímeros. Poderiam igualmente variar as propriedades químicas e mecânicas do gel alterando sua composição. Criaram os geles que contêm ou o PEG ou um outro polímero chamou o glicol do polipropileno, assim como o algum que combina aqueles dois polímeros em relações diferentes. Isto permitem que controlem propriedades tais como a força de material, sua estrutura de superfície, e a taxa em que as drogas são liberadas.

“Segundo o que a aplicação pode ser, ou que drogas estão sendo incorporadas, você poderia misturar e fósforo para encontrar uma mistura óptima,” Traverso diz.

Os geles podem igualmente ser imprimidos com testes padrões tais como a arquitetura do microscale encontrada na superfície das folhas dos lótus, que permite que repilam a água. Alterar os traços de superfície do material poderia ajudar pesquisadores a controlar como rapidamente ou lentamente os geles se movem através do tracto digestivo.

Os geles resultantes contêm uma pequena quantidade de cafeína, aproximadamente a mesma que aquela encontrada em um copo do chá. Em testes preliminares da segurança, os pesquisadores não encontraram nenhum efeito prejudicial em quatro tipos de pilhas humanas, ou nos ratos.