Les hydrogels sont couramment utilisés à l’intérieur du corps pour favoriser la régénération des tissus et l’administration de médicaments. Cependant, une fois à l’intérieur, ils peuvent être difficiles à contrôler pour une utilisation optimale. Une équipe de chercheurs du département de génie biomédical de l’université A&M du Texas est en train de mettre au point une nouvelle façon de manipuler le gel, en utilisant la lumière.
Patrick Lee, étudiant diplômé, et Akhilesh Gaharwar, professeur associé, mettent au point une nouvelle catégorie d’hydrogels qui peuvent exploiter la lumière de multiples façons.
La lumière est une source d’énergie particulièrement intéressante, car elle peut être confinée à une zone prédéfinie et être réglée avec précision par le temps ou l’intensité de l’exposition à la lumière. Leurs travaux ont été récemment publiés dans la revue Advanced Materials.
Les hydrogels photosensibles constituent une nouvelle catégorie de matériaux utilisés pour développer des dispositifs médicaux non invasifs, sans contact, précis et contrôlables dans un large éventail d’applications biomédicales, notamment la thérapie photothermique, la thérapie photodynamique, l’administration de médicaments et la médecine régénérative.
Lee a déclaré que les biomatériaux sensibles à la lumière sont souvent utilisés dans les applications biomédicales. Cependant, les sources de lumière actuelles, telles que la lumière ultraviolette et la lumière visible, ne peuvent pas pénétrer suffisamment dans les tissus pour interagir avec l’hydrogel. Au lieu de cela, l’équipe étudie la lumière proche infrarouge (NIR), qui a une plus grande profondeur de pénétration.
L’équipe utilise une nouvelle classe de nanomatériaux bidimensionnels connue sous le nom de disulfure de molybdène (MoS2), qui a montré une toxicité négligeable pour les cellules et une absorption supérieure du proche infrarouge. Ces nanoplaquettes à haut rendement de conversion photothermique peuvent absorber et convertir la lumière NIR en chaleur, ce qui peut être développé pour contrôler les matériaux thermosensibles.
Dans l’étude précédente du groupe publiée dans Advanced Materials, certains polymères réagissent avec les nanoplaquettes de MoS2 pour former des hydrogels. Sur la base de cette découverte, l’équipe utilise des nanofeuilles de MoS2 et des polymères thermosensibles pour contrôler l’hydrogel sous la lumière NIR par effet photothermique.
« Ce travail tire parti de la lumière pour activer les interactions dynamiques entre les polymères et les nanomatériaux. Lors de l’exposition au proche infrarouge, le MoS2 agit comme un épicentre de la réticulation en se connectant à de multiples chaînes polymères par le biais d’une chimie click pilotée par les défauts, ce qui est unique ». a expliqué le Dr Akhilesh Gaharwar, professeur associé, Texas A&M University.
La lumière NIR permet la formation interne d’hydrogels thérapeutiques dans l’organisme pour une administration précise des médicaments. Pour le traitement du cancer, la plupart des médicaments peuvent être retenus dans la tumeur, ce qui atténue les effets secondaires de la chimiothérapie.
En outre, la lumière NIR peut générer de la chaleur à l’intérieur des tumeurs pour détruire les cellules cancéreuses, ce que l’on appelle la thérapie photothermique. Par conséquent, une combinaison synergique de la thérapie photothermique et de la chimiothérapie s’est avérée plus efficace pour détruire les cellules cancéreuses.
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