(Phys.org) - Uma classe de amantes da água, materiais gelatinosos com utilizações que vão desde o mundano, como forros de fraldas superabsorventes, para o sofisticado, como lentes de contato gelatinosas, poderia ser aproveitado para uma nova linha de trabalho sério:testar os efeitos biológicos das nanopartículas agora sendo analisadas para uma grande variedade de usos.

Uma nova pesquisa feita por cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) demonstra que andaimes tridimensionais feitos com células e materiais de suporte conhecidos como hidrogéis podem servir como plataformas de medição realistas para avaliar como minúsculos materiais de engenharia interagem com células e tecidos. Seu estudo de prova de conceito sugere que os andaimes de tecido de hidrogel podem ser uma "ponte poderosa" entre os testes de laboratório atuais e os testes que usam modelos animais.

Hoje, Os testes de laboratório de nanopartículas geralmente envolvem a exposição de uma camada bidimensional de células ao material de interesse. Além de serem substitutos questionáveis ​​para as complexas estruturas celulares que compõem os tecidos e órgãos do corpo, esses testes podem produzir resultados conflitantes, explica a química analítica Elisabeth Mansfield, pesquisador principal do novo estudo do NIST.

"Nosso estudo mostra que à base de hidrogel, andaimes de engenharia de tecidos podem fornecer ambientes mais realistas para estudar a biologia celular influenciada por nanopartículas por longos períodos, "diz ela. Mais importante, a pesquisa do NIST mostra que os estudos que empregam o andaime não exigem a exposição das células a nanopartículas em doses que excedem os níveis normais de exposição.

Os hidrogéis são redes de fibras, moléculas de polímero ramificadas com extremidades que se prendem às moléculas de água - tanto que 99,9% de um hidrogel pode consistir em água. Dependendo do espaçamento entre os fios (o chamado tamanho da malha) e outros fatores, os hidrogéis podem apoiar e promover o crescimento e a diferenciação das populações de células.

Embora os hidrogéis ocorram naturalmente - um exemplo é a cartilagem - a equipe do NIST escolheu criar o seu próprio, dando a eles controle sobre o tamanho da malha nos andaimes que eles criaram.

Em seu experimento, a equipe usou polietilenoglicol, um polímero comum usado em cremes para a pele, pasta de dentes, lubrificantes e outros produtos - para criar três hidrogéis com diferentes tamanhos de malha. Um conjunto de hidrogéis foi povoado com células de rato contendo materiais semicondutores ultrapequenos conhecidos como pontos quânticos. Quando exposto à luz, os pontos quânticos emitem fortes sinais fluorescentes que permitiram aos pesquisadores rastrear o destino das células tratadas nos andaimes sintéticos.

Os resultados foram comparados com aqueles de células tratadas de forma semelhante, cultivadas em uma única camada em um substrato, semelhante aos testes de toxicologia de laboratório padrão.

Os pesquisadores do NIST descobriram que as células se difundiram através da estrutura de hidrogel, formando uma estrutura semelhante a um tecido persistente. Pontos quânticos ligados às membranas celulares e, hora extra, foram absorvidos pelas células.

Os andaimes tridimensionais costumam ser usados ​​para testar células para experimentos de várias semanas, e os pesquisadores do NIST descobriram que os pontos quânticos podem ser detectados por quatro ou mais dias dentro do andaime.

Tão significativo, células que povoaram os andaimes de hidrogel foram expostas a níveis mais baixos de pontos quânticos, produzindo um cenário mais representativo para avaliação dos efeitos biológicos.

A equipe do NIST conclui que, em comparação com culturas de células convencionais, andaimes de hidrogel fornecem uma visão mais realista, ambiente biológico de vida mais longa para estudar como as nanopartículas de engenharia interagem com as células. Além disso, os andaimes irão acomodar estudos de como essas interações evoluem ao longo do tempo e de como as características físicas das nanopartículas podem mudar.