Pesquisadores russos do Centro Federal de Pesquisa Clínica de Medicina Físico-Química, o Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, e a Lomonosov Moscow State University mostrou a possibilidade de combinar dois componentes incompatíveis - uma proteína e um polímero - em uma fibra eletrofiada. Publicado em RSC Advances , o estudo também demonstra que o tapete resultante pode liberar gradualmente a proteína. Esteiras misturadas contendo proteínas são promissoras para aplicações biomédicas como curativos para queimaduras e feridas, matrizes para entrega e liberação de drogas, e em engenharia de tecidos.

Electrospinning

Os tapetes eletrofiados consistindo de fibras ultrafinas têm inúmeras aplicações. Eles podem ser usados ​​para filtragem de líquido e gás, cultura de células, entrega de drogas, como sorventes e matrizes catalíticas, em roupas de proteção, curativo antibacteriano para feridas, e engenharia de tecidos.

A eletrofiação é um método para a fabricação de micro e nanofibras a partir de polímeros que envolve o uso de um campo eletrostático. Sob uma alta tensão de cerca de 20 quilovolts, uma gota de solução de polímero torna-se eletrificada e se estende em uma fibra fina, uma vez que a repulsão de Coulomb supera a tensão superficial.

A técnica é bastante flexível e permite que uma série de componentes sejam incorporados em tapetes eletrofiados:micro e nanopartículas de natureza diferente, nanotubos de carbono, corantes fluorescentes, drogas e agentes antibacterianos, misturas de polímeros e biopolímeros. Dessa forma, as propriedades das esteiras podem ser ajustadas para se adequar a uma aplicação prática específica.

Esteiras de polímero-proteína

Uma esteira eletrofiada é muitas vezes fabricada com um polímero transportador, que garante a formação de fibra estável e pode incorporar componentes adicionais. Para aplicações biomédicas, polímeros biodegradáveis ​​e biocompatíveis são geralmente necessários, e o ácido polilático está entre os mais comuns. PLA é usado para produzir embalagens degradáveis, fios cirúrgicos, parafusos, e alfinetes.

O principal problema com o uso de PLA em biologia e medicina é sua natureza hidrofóbica, e, portanto, má adesão celular. Para endereçar isto, o polímero é misturado com proteínas, porque eles não são tóxicos, hidrofílico, metabolizado naturalmente, e podem atuar como agentes terapêuticos.

Os pesquisadores estudaram esteiras misturadas consistindo de PLA insolúvel em água e uma proteína globular solúvel em água chamada albumina de soro bovino. ou BSA. Experimentos em meio aquoso mostraram que o componente de proteína era liberado da esteira para a solução gradualmente. Especificamente, cerca de metade da proteína na esteira foi dissolvida em uma semana. Este efeito sugere possíveis aplicações na liberação prolongada de drogas à base de proteínas.

Para prever as propriedades das esteiras misturadas, a equipe teve que estudar a distribuição de proteínas neles. A ressalva é que a maioria dos polímeros não se mistura bem. Em um sistema polímero-proteína-solvente, os componentes tendem a se separar em duas soluções. Embora isso se aplique a soluções de PLA e BSA, a eletrofiação permitiu aos pesquisadores superar a separação de fases em tapetes. Eles mostraram que os dois componentes estão presentes em todas as fibras com três métodos analíticos independentes:microscopia de fluorescência, Espectroscopia EDX, e espectroscopia Raman.

"Os tapetes misturados com polímero e proteína eletrofiados têm muitas aplicações possíveis. Ao variar a quantidade de proteína, você pode ajustar a rapidez com que ocorre a biodegradação do tapete. Os numerosos grupos funcionais da proteína nos permitem modificar a superfície do tapete anexando compostos químicos a ela. Esteiras misturadas à base de proteína também podem ser usadas como filtros seletivos ou para liberação prolongada de drogas, por exemplo, em curativos para queimaduras e feridas, ", comentou o coautor do estudo, Dmitry Klinov. Ele é pesquisador do Departamento de Medicina Molecular e Translacional do MIPT e chefe do Laboratório de Nanotecnologias Médicas do Centro Federal de Pesquisa Clínica de Medicina Físico-Química da Agência Federal Médica e Biológica da Rússia.