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Los investigadores crean los geles biocompatibles usando el cafeína como catalizador

El cafeína es bien sabido para que su capacidad ayude a alarma del retén de la gente, pero las personas de investigadores en el MIT y Brigham y del hospital de las mujeres ahora han subido con un uso nuevo para este estimulante químico -- catálisis de la formación de materiales de polímero.

Usando el cafeína como catalizador, los investigadores han ideado una manera de crear los geles gomosos, biocompatibles que se podrían utilizar para el lanzamiento de la droga y otros usos médicos.

“Las aproximaciones más sintetizadas para los geles poliméricos de la sintetización y de la interconexión y otros materiales utilizan los catalizadores o las condiciones que pueden dañar substancias sensibles tales como drogas biológicas. En cambio, aquí utilizamos química verde y los ingredientes alimentarios comunes,” dice a Roberto Langer, el profesor de David H. Koch Institute al MIT y la una de los autores mayores del estudio. “Creemos que estos nuevos materiales podrían ser útiles en crear los nuevos aparatos médicos y sistemas de envío de la droga.”

En su papel, que aparece los biomateriales del gorrón, los investigadores demostraron que podrían cargar los geles con dos drogas antimalariales, y preveen que el material se podría también utilizar para llevar otros tipos de drogas. Las drogas llevadas por esta clase de material podrían ser masticables o más fácil tragar, los investigadores dicen.

“Está apelando realmente para las poblaciones de pacientes, especialmente los niños, que tienen dificultad con tragar cápsulas y las tablillas,” dicen a Juan Traverso, afiliado de la investigación en el instituto de Koch del MIT para la investigación de cáncer integrante y un ingeniero del gastroenterólogo y biomédico en Brigham y el hospital de las mujeres, que es también autor mayor del papel.

El postdoc anterior Angela DiCiccio, que del MIT ahora está en verdad las ciencias de la vida, la división de ciencias de la vida de Google X, es el autor importante del papel.

Onda irruptiva del cafeína

La fabricación de los geles del polímero requiere generalmente los catalizadores del metal, que podrían ser peligrosos si el catalizador un de los permanece en el material después de que se forme el gel. Las personas del MIT quisieron subir con una nueva manera de hacer los geles usando los catalizadores y las materias primas que se basan en los productos alimenticios y otros materiales que son seguros de injerir.

“Nuestra meta era intentar simplificar el método de fabricación y comunicar un perfil de seguro perfeccionado desde el principio usando catalizadores potencialmente más seguros,” Traverso dice.

Aunque el cafeína no se haya utilizado para la síntesis química antes, drenó la atención de los investigadores porque instalación-se deriva y puede actuar como base débil, significando que quita suavemente los protones de otras moléculas. También tiene una estructura similar a algunas otras bases débiles orgánicas que se han utilizado para catalizar el tipo de reacción química necesario para formar estos geles -- la formación de ligazones de éster para crear un poliéster.

Los “poliésteres permiten el diseño intencional de los materiales ingestible hechos de recursos bioderived,” DiCiccio dice. “Sin embargo, no existió ninguna catalizadores que eran bastante suave enchain estas moléculas sin causar reacciones indeseadas o requerir alto calor estupendo. Nuestra nueva plataforma ofrece una solución elegante a este problema usando los materiales baratos y ampliamente las químicas accesibles.”

Los investigadores decidían utilizar el cafeína para inducir el ácido cítrico, otro material comestible producido por las instalaciones, para formar una red del polímero junto con el glicol de polietileno (ESPIGA), un polímero biocompatible que se ha utilizado en drogas y productos de consumo tales como crema dental por muchas décadas.

Cuando está mezclado con el ácido cítrico y la ESPIGA, y calentado ligeramente, el cafeína abre un anillo oxígeno-que contiene en la ESPIGA, permitiendo que reaccione con el ácido cítrico a las cadenas de la forma que consisten en el alternar de las moléculas de la ESPIGA y del ácido cítrico. Si las moléculas de la droga están presentes en la mezcla, también se incorporan en las cadenas.

Mezcla y fósforo

Los investigadores mostraron que podrían cargar dos drogas, artesunate y piperaquine de la malaria, en estos polímeros. Podrían también variar las propiedades químicas y mecánicas del gel alterando su composición. Crearon los geles que contienen o la ESPIGA u otro polímero llamó el glicol del polipropileno, así como algunos que combina esos dos polímeros en diversas índices. Esto permite que controlen propiedades tales como la fuerza de material, su estructura superficial, y el régimen en el cual se liberan las drogas.

“Dependiendo de lo que puede ser el uso, o se están incorporando de qué drogas, usted podría mezclarse y fósforo para encontrar una mezcla óptima,” Traverso dice.

Los geles se pueden también imprimir con las configuraciones tales como la configuración de la microescala encontrada en la superficie de las hojas del loto, que permite que repelan el agua. La alteración de los rasgos superficiales del material podría ayudar a investigadores a controlar cómo los geles se mueven rápidamente o despacio a través del aparato digestivo.

Los geles resultantes contienen una pequeña cantidad de cafeína, áspero lo mismo que eso encontrada en una copa de té. En pruebas preliminares del seguro, los investigadores no encontraron ningún efecto dañino en cuatro tipos de células humanas, o en ratas.