Produtos como cosméticos, adesivos, e as tintas contam com um componente-chave comum:géis. Géis de polímero, um tipo de gel com propriedades únicas, têm despertado o interesse de pesquisadores por causa de seus usos potenciais em aplicações médicas.

Estudos têm mostrado que modificar as estruturas de géis de polímero pode afetar significativamente suas propriedades, mas não está claro por quê. Para saber como e por que isso acontece, uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia (DOE) está usando o espalhamento de nêutrons para dar uma olhada mais profunda.

Os géis de polímero são constituídos por cadeias de polímero com junções que os conectam. Conforme as condições termodinâmicas mudam, os tamanhos das junções mudam em relação às correntes que as conectam. As mudanças podem fazer com que os géis se tornem mais fortes e desenvolvam melhores propriedades de resposta. Para investigar essas relações, os pesquisadores estão usando o instrumento EQ-SANS na Spallation Neutron Source - um DOE Office of Science User Facility.

"Estamos tentando entender o papel do tamanho da junção e como as interações da junção contribuem para as propriedades mecânicas do gel, "disse Christopher Lam, um associado de pesquisa de pós-doutorado no ORNL.

Os géis de polímero são úteis para a entrega de drogas porque suas estruturas se adaptam às mudanças em seu ambiente. Por exemplo, um gel de polímero com propriedades de resposta à temperatura poderia fluir facilmente à temperatura ambiente, mas depois enrijecer em um ambiente mais quente como o corpo humano. Esses tipos de géis podem ajudar a garantir que, quando uma droga é injetada no corpo, ele permanece na área que deve impactar.

De forma similar, Os géis de polímero com propriedades de resposta à pressão podem ser projetados para fluir facilmente enquanto sob baixa pressão em uma seringa, mas depois enrijecem quando o gel é ejetado e a pressão aumenta.

Os nêutrons são boas sondas de materiais como géis de polímero, em grande parte por causa de sua sensibilidade ao hidrogênio e seu isótopo, deutério. Usando uma técnica única conhecida como correspondência de contraste, pesquisadores substituíram alguns dos átomos de hidrogênio no gel por deutério, o que permitiu que componentes estruturais específicos fossem destacados pelos nêutrons.

O uso do novo ambiente rheo-SANS do instrumento EQ-SANS permitiu aos pesquisadores sujeitar os géis a tensão de cisalhamento - que é uma tensão paralela à seção transversal do material, como duas placas passando uma pela outra - e observe as mudanças correspondentes na estrutura.

Ao comparar como as estruturas de géis com grandes junções e aqueles com pequenas junções cisalham e deformam, os pesquisadores podem começar a entender como os tamanhos das junções de gel podem impactar as propriedades do gel. Usando suas descobertas, os pesquisadores podem encontrar maneiras de desenvolver géis de polímero aprimorados.

"Se tivermos uma compreensão da estrutura dos géis, que basicamente nos dá uma estrutura melhor, "disse Lam." Então podemos dizer 'precisamos dessa propriedade, este projeto químico, e esta proporção de componentes e concentração. '

"Estou sempre tentando encontrar um equilíbrio entre o quanto fazemos fundamentalmente e como podemos pensar em aplicar isso a algo que usaremos. Estou tentando usar esse conhecimento fundamental para realmente projetar géis biomédicos melhores."

Outros pesquisadores neste experimento incluem os principais investigadores Bradley D. Olsen, do Departamento de Engenharia Química do MIT, Wei-Ren Chen do ORNL, e Michelle Calabrese, pesquisador de pós-doutorado no MIT. A pesquisa é apoiada pelo Office of Science do DOE.