A distribuição de medicamentos com segurança e precisão é de grande interesse para os pesquisadores e, claro, para pessoas que precisam deles. O mesmo ocorre com a restauração da função de partes danificadas do corpo. Jin K. Montclare, professor associado de engenharia química e biomolecular na NYU Tandon School of Engineering, deu um grande passo em direção a esses dois objetivos.

Seu laboratório desenvolveu recentemente um polímero de proteína - especificamente um copolímero tribloco de engenharia de proteína - que pode se automontar em hidrogéis, redes absorventes de cadeias de polímeros naturais ou sintéticos. Conforme detalhado em um artigo publicado em Biomacromoléculas , esses materiais podem então ser usados ​​para levar drogas a uma parte do corpo alvo, como um joelho; e em medicina regenerativa e engenharia de tecidos, que usa células, Engenharia, e bioquímicos para melhorar ou substituir células humanas, tecidos, ou órgãos.

A parte mais notável de seu trabalho, ela diz, "está tentando formar hidrogéis. Não é uma tarefa trivial." Os cientistas já haviam conseguido fazer hidrogéis a partir de polímeros sintéticos; em contraste, aqueles projetados no Laboratório Montclare para Engenharia e Design de Proteínas são derivados da natureza e são biodegradáveis. Os hidrogéis de proteína projetados têm muitas vantagens potenciais:eles são excelentes biomateriais porque são flexíveis em forma e tamanho, e no caso dos hidrogéis de Montclare, eles podem se ligar a uma pequena molécula ou droga, assim protegendo-o da degradação.

Depois de fazer as proteínas, Montclare adicionou curcumina, um composto químico de ocorrência natural encontrado na cúrcuma, que pode reduzir o inchaço e ajudar a aliviar a dor e a inflamação, além de servir para combater o câncer. Os ingredientes então se auto-montaram em um gel que encapsulou a curcumina.

"Os nossos são os primeiros hidrogéis de proteína com integridade mecânica projetada para serem capazes de encapsular drogas especificamente - tornando-as mais próximas do uso em aplicações biomédicas, "Montclare diz. Por serem géis macios, eles são potencialmente injetáveis ​​e podem ser infundidos com agentes terapêuticos ou células que podem substituir a cirurgia e aliviar a dor. "Isso pode revolucionar o tratamento, "ela acrescenta." Isso vai demorar anos, mas é para lá que minha mente está indo. "Os hidrogéis podem ser especialmente úteis na reparação de cartilagem danificada, um efeito doloroso da osteoartrite, que afeta cerca de 30 milhões de americanos, um número deverá mais do que dobrar até o ano de 2040.

Outro uso potencial para hidrogéis de proteína é na terapia genética, onde genes normais substituem genes ausentes ou defeituosos como forma de corrigir distúrbios genéticos. Os hidrogéis podem capturar genes e ácidos nucléicos e usá-los para tratar problemas genéticos. Isso vai exigir mais pesquisas, Notas de Montclare, porque o material com o qual trabalham atualmente é neutro e teria que ser carregado positivamente para interagir com o ácido nucleico carregado negativamente para que a terapia gênica funcionasse.

As próximas etapas de seu laboratório incluem a cultura de tipos específicos de células para ver se elas podem ser usadas como estruturas para o crescimento de determinado tecido. O objetivo é ser capaz de cultivar géis para serem compatíveis em firmeza ou integridade mecânica com a parte do corpo a que se destinam, como a cartilagem.