Os hidrogéis são materiais poliméricos que podem absorver uma grande quantidade de água, tornando-os flexíveis como tecido humano. Eles são usados ​​em uma série de aplicações médicas, incluindo lentes de contato, curativos, e reconstrução facial.

Os hidrogéis também podem ser usados ​​na entrega de drogas, por exemplo, como revestimentos para drogas. Contudo, Ainda há dúvidas sobre a eficácia da administração do medicamento, pois não está claro como as proteínas em seu corpo interagem com os hidrogéis.

"Se você colocar um hidrogel em seu corpo, existem proteínas em seu corpo que podem interagir com esse material, "disse Lydia Kisley, um bolsista de pós-doutorado interdisciplinar da Beckman-Brown. "O ideal é que as proteínas mantenham sua função e estrutura, portanto, não há nenhum efeito adverso. "

Kisley, um químico, e outros pesquisadores do Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada da Universidade de Illinois recentemente usaram Fast Relaxation Imaging (FReI) para investigar a estabilidade de dobramento e a dinâmica de proteínas em hidrogéis de poliacrilamida. Suas descobertas foram publicadas em "Direct Imaging of Protein Stability and Folding Kinetics in Hydrogels" em Materiais e interfaces aplicados ACS .

"Estamos tentando entender como as proteínas se comportam nesses ambientes materiais, "Kisley disse." Não há muitas ferramentas disponíveis para fazer isso. Este artigo foi a primeira demonstração da nova técnica de imagem para entender as proteínas em um material. "

O grupo usou um microscópio de fluorescência no laboratório de Martin Greubele, professor de química e membro do Grupo de Nanoeletrônica e Nanomateriais de Beckman. FReI detecta o desdobramento da proteína in situ por imagens de mudanças na transferência de energia de ressonância de fluorescência (FRET) após perturbações de salto de temperatura.

"A única coisa que adicionamos aqui com o microscópio é uma mudança de temperatura. Usando essa mudança de temperatura muito rápida, podemos dizer como a proteína responde à temperatura e quão estável é. E como o confinamento e a química do hidrogel também mudam a estabilidade da proteína, "Kisley disse.

A função da proteína vem de como ela é dobrada, Kisley explicou. Para entender como as proteínas que compõem algumas drogas funcionam, é crucial entender como eles se dobram.

O grupo determinou que o hidrogel aumenta a estabilidade da proteína, acelera o relaxamento de dobramento, e promove a ligação irreversível na interface solução-gel.

"Embora esses materiais sejam muito compatíveis, uma vez que eles têm alto teor de água, descobrimos que em baixas temperaturas, quando a proteína é desdobrada, está tudo bem, mas uma vez que a proteína começa a se desdobrar um pouco, ela vai começar a aderir ao material, e pode realmente promover mais proteínas para agregar e aderir a ele, então sugere que a proteína está um pouco desestabilizada, "Kisley disse.

"Era um sistema mais complicado do que esperávamos. Achei que seria simples, mas isso é muito comum na ciência, onde as coisas acabam sendo mais complicadas do que você espera. "

A bolsa de estudos de Kisley no Instituto Beckman permitiu que ela conectasse sua pesquisa de doutorado em difusão e adsorção de proteínas em hidrogéis ao enovelamento de proteínas em hidrogéis e amostras adicionais de superfície e de polímero.

Ela planeja investigar se os comportamentos que vemos em um gel 3D maior também acontecem em uma superfície menor, ambiente em nanoescala.