Ao fazer cola inteligente, uma equipe de engenheiros descobriu um subproduto útil:o peróxido de hidrogênio. Na forma de microgel, reduz a capacidade de bactérias e vírus de infectar em pelo menos 99 por cento.

O projeto de doutorado de Hao Meng se concentrou em testes de biocompatibilidade e na extração de um aminoácido pegajoso de mexilhões. Catecol semelhante a cola é promissor para adesivos inteligentes - um pequeno choque elétrico pode ligar e desligar a aderência - mas esse não é seu único uso potencial.

"No processo, Meng descobriu que a reação química gerava peróxido de hidrogênio como um subproduto da oxidação, "diz Bruce Lee, professor associado de engenharia biomédica e Ph.D. de Meng consultor na Michigan Technological University. "Ela começou a pensar, e se pudéssemos usar o peróxido de hidrogênio? "

A resposta é sim, e a tecnologia que o torna portátil, desinfetante cicatrizante possível é o assunto de um novo artigo publicado em Acta Biomaterialia . O trabalho reuniu uma equipe interdisciplinar de engenheiros para explorar não só o desenvolvimento tecnológico, mas também as propriedades físicas e biológicas do material.

Os co-autores incluem Caryn Heldt, James e Lorna Mack Chair em Bioengenharia em engenharia química, e Megan Frost, presidente interino do Departamento de Cinesiologia e Fisiologia Integrativa, bem como professor associado de engenharia biomédica e professor associado afiliado de ciência e engenharia de materiais.

Igual a gelatina

Depois que Meng observou pela primeira vez que suas reações criaram peróxido de hidrogênio, ela começou a considerar a melhor forma de colocar o subproduto. Ela queria muita área de superfície para alimentar a reação química e queria uma maneira de reutilizar o material. Então, a equipe fez um microgel.

"O gel é como gelatina, "Lee diz." É uma rede de polímero com muita água. E assim como gelatina, começamos com um líquido e o solidificamos em uma forma. "

Os microgéis são como pequenas bolhas de gelatina. A olho nu, a forma seca é um pó indefinido. Suspenda-o em uma solução com pH neutro ou ligeiramente alcalino, como água destilada ou solução salina como limpador de lentes de contato, e o ciclo do peróxido de hidrogênio continua. Deixado por conta própria, os microgéis de tamanho mícron gerado entre um a cinco milimolares ao longo de quatro dias. Assim que o pó do microgel for seco novamente, o material basicamente reinicia, fica contido com segurança em uma pequena bolsa, e pode ser reutilizado. É como uma garrafa de desinfetante sob demanda - sem a garrafa volumosa e os perigosos problemas de armazenamento.

Antimicrobiano e antiviral

A inspiração para aquele frasco marrom icônico no armário de remédios não começou em um laboratório; o corpo produz naturalmente peróxido de hidrogênio para ajudar a curar cortes e a substância tem sido amplamente usada medicinalmente para matar bactérias e até vírus. Como o pó do microgel continua a criar e liberar peróxido de hidrogênio, sua potência permanece alta, especialmente em comparação com a técnica da bola de algodão da velha escola.

A equipe estudou os efeitos do microgel em duas cepas bacterianas comuns e dois vírus estruturalmente diferentes. Isso inclui Staphylococcus epidermidis de paredes finas e gram-positivas, bem como a mais impenetrável e gram-negativa Escherichia coli (E. coli). Eles também analisaram o parovírus suíno não envelopado extremamente resistente (PPV) e mais fácil de inativar o vírus da diarréia viral bovina envelopado (BVDV). Por causa do invólucro de proteína dura em torno do PPV, o que o torna e outros vírus sem envelope mais resistentes aos biocidas, a equipe ficou agradavelmente surpresa ao ver que o microgel ainda reduzia a capacidade do vírus de infectar células em 99,9 por cento. (Em termos técnicos, esse é um valor de redução de três log de infecciosidade.) Com o BVDV, eles observaram uma redução de 99,999% na infecciosidade.

Do acampamento aos campos de batalha

As possibilidades são quase infinitas. Onde quer que uma pequena bolsa possa ir, o mesmo poderia acontecer com esta tecnologia. Quer se trate de uma viagem ao interior, estações espaciais, clínicas remotas ou zonas de guerra, um pouco de cura para prevenir a infecção pode ser muito útil. Embora Lee e sua equipe digam que a tecnologia não está totalmente pronta para o Amazon Prime, eles estão esperançosos de que o trabalho se mostre promissor para uma variedade de aplicações, talvez até com resistência a antibióticos.

"Ainda não testamos nenhuma cepa bacteriana resistente a antibióticos, mas quanto mais podemos evitar o uso de antibióticos em primeiro lugar, o melhor, "Lee diz." Ainda há muito trabalho a ser feito. Queremos demonstrar sob quais condições ele promove a cura e como uma célula responde a ele. O peróxido de hidrogênio em altas concentrações também pode matar as células, portanto, precisamos ter um equilíbrio que muda para os diferentes tipos de células. "

Lee recentemente recebeu financiamento do Departamento de Defesa do Secretário Adjunto de Defesa para Saúde por meio do Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Médica de Defesa para continuar esta linha de pesquisa. O que começou com um resíduo de proteína pegajosa será refinado em um peso leve, pó de microgel portátil e reciclável com potência suficiente para combater até as infecções bacterianas e virais mais teimosas.